無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量集成了傳感、數(shù)據(jù)收集、處理和無(wú)線(xiàn)通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)。其低成本、自組織、體積小等特點(diǎn)及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)獲取能力使無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議(MAC)規(guī)定了無(wú)線(xiàn)信道的使用方式，為無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)合理分配通信資源。傳統(tǒng)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)是最大化吞吐量、最小化延遲并保證其公平性。而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)能量極為有限的特點(diǎn)決定了其MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要以最小化能耗為首要目標(biāo)。

2、 本文首先對(duì)典型無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議進(jìn)行了分類(lèi)介紹，從傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗的主要原因入手，分析了MAC協(xié)議設(shè)計(jì)中采用的節(jié)能機(jī)制。隨后詳細(xì)介紹了專(zhuān)用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議—SMAC(Sensor-MAC)，分析了SMAC的節(jié)能機(jī)制，并指出了周期性睡眠帶來(lái)的延遲影響。 論文提出了兩種MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)方案：第一，提出了延遲控制的動(dòng)態(tài)占空比MAC協(xié)議DC-SMAC。該協(xié)議旨在改善SMAC固定占空比不能適應(yīng)負(fù)載變化以及

3、延遲過(guò)大的不足，節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包的平均延遲動(dòng)態(tài)調(diào)整占空比，并可根據(jù)應(yīng)用的需要選擇合適的延遲容忍度。仿真結(jié)果表明，相比SMAC，DC-SMAC在延遲、能耗以及吞吐量方面都有顯著提高；第二，提出了帶功率控制的MAC協(xié)議TPC-SMAC。功率控制的目的在于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，減少?zèng)_突，進(jìn)一步減少能耗。TPC-SMAC利用SMAC的同步過(guò)程建立優(yōu)化功率表，為不同鄰居選擇合適的功率等級(jí)。除此之外，TPC-SMAC還加入了鄰居數(shù)目?jī)?yōu)化策略，通過(guò)發(fā)送功率