基于功率控制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量能夠感知、處理以及收發(fā)數(shù)據(jù)的微型傳感器組成，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自組織的網(wǎng)絡(luò)。從而實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測對象的實(shí)時監(jiān)測、感知并將信息傳輸?shù)焦芾砥脚_的任務(wù)。相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，WSN（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）提高了監(jiān)測的面積和性能，在國防、環(huán)境、醫(yī)療、救災(zāi)等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。
　　MAC層協(xié)議負(fù)責(zé)無線媒介的接入與分配，是通信過程中的核心支撐技術(shù)之一。在實(shí)際應(yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受到節(jié)點(diǎn)能量、帶寬資源以及通信環(huán)境等條件的限制，因此在設(shè)計(jì)MAC協(xié)議時，

2、如何以高效的能量和帶寬利用率將數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)傳輸至基站成為協(xié)議設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。雖然目前已經(jīng)有許多學(xué)者對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的多信道MAC協(xié)議進(jìn)行了研究，也取得了顯著的成效，但是還是存在著一些問題。多信道MAC協(xié)議雖然在網(wǎng)絡(luò)吞吐量上有很大優(yōu)勢，但是頻繁的信道切換和繁重的控制包開銷造成了很大的能量浪費(fèi)，并且導(dǎo)致數(shù)據(jù)包不能及時傳送而產(chǎn)生較大的延遲;另外，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，過多的能量消耗會使節(jié)點(diǎn)過早死亡，從而影響整個網(wǎng)絡(luò)的連通性。如何在降低節(jié)點(diǎn)能耗

3、的同時保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苁菬o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題之一。因此，尋找一種有效的多信道分配策略并對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率控制是很有必要的。
　　本文結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，在網(wǎng)絡(luò)吞吐量、傳輸延遲和能量效率等幾個性能指標(biāo)方面，對MAC算法進(jìn)行深入研究，主要工作為:查閱現(xiàn)有的文獻(xiàn)以及國內(nèi)外相關(guān)的參考資料，在WSN工作中的能耗、網(wǎng)絡(luò)吞吐量及傳輸延遲等性能方面進(jìn)行分析，論述了在大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，多信道MAC算法在網(wǎng)絡(luò)容量方面的優(yōu)勢，

4、并指出現(xiàn)有MAC算法存在的不足和需要進(jìn)一步解決的問題;信道分配階段，現(xiàn)有多信道MAC協(xié)議存在頻繁轉(zhuǎn)換信道的問題，造成能量的浪費(fèi)。針對這一情況，改進(jìn)了一種接收節(jié)點(diǎn)優(yōu)先選擇數(shù)據(jù)信道，發(fā)送節(jié)點(diǎn)跟隨的多信道分配機(jī)制。接收節(jié)點(diǎn)收到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的RTS請求后比較收到的信道使用列表與本地的信道使用列表，選擇一個空閑的信道作為數(shù)據(jù)傳輸用，發(fā)送節(jié)點(diǎn)隨后轉(zhuǎn)換到該數(shù)據(jù)信道;信道選擇階段，若接收節(jié)點(diǎn)不在控制信道上，就收不到發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)來的RTS包，握手協(xié)商失敗，這樣