WSN異步MAC協(xié)議的研究與改進.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要支撐技術(shù)。它把成本低，能耗小的微型化傳感器節(jié)點部署在人們需要監(jiān)測信息的區(qū)域。這些節(jié)點需要具有探測、控制和無線傳輸?shù)墓δ?，且它們還要能夠通過共享無線介質(zhì)的方式構(gòu)成多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。在實際應(yīng)用中傳感器節(jié)點一般被部署在人們不便進入或長期駐留的地方，且節(jié)點本身所攜帶的能量有限。所以，節(jié)能是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)要解決的一個至關(guān)重要的問題。
　　通信環(huán)節(jié)作為節(jié)點能量消耗的主要部分，是由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC（Medi

2、a Access control Protocol）協(xié)議來控制的。它對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中所涉及到的路由、定位和控制等領(lǐng)域起到了重要的支撐作用。本課題在研究現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，基于異步方式的MAC協(xié)議給出了改進的方案。提出了自適應(yīng)更新的AU-MAC(Adaptive Update MAC)協(xié)議，它通過信標(biāo)避讓發(fā)送機制，提前休眠原理，鄰近節(jié)點信息表的方法來達到節(jié)能的目的。并引入自適應(yīng)更新原理來維護鄰近節(jié)點信息表的準(zhǔn)確性

3、。然后通過NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對AU-MAC、PA-MAC和典型被動方式的異步RI-MAC，在能耗性能方面進行了分析比較。
　　另外，本文基于一種廣泛采用的面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Zigbee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以它的底層IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)和Zigbee芯片CC2430為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的硬件測試節(jié)點。在該測試節(jié)點上移植專門用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的TinyOS操作系統(tǒng)。根據(jù)TinyOS微型操作系統(tǒng)的基本原理和IE

4、EE802.15.4的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計IEEE802.15.4在TinyOS上實現(xiàn)的方案。以達到利用IEEE802.15.4所提供的物理層服務(wù)，在實際的硬件節(jié)點上運行MAC協(xié)議的目的。
　　最后，通過NS-2軟件仿真結(jié)果可以看到，AU-MAC協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)流量增大時得到更好的節(jié)能效果。另外，本文也完成了MAC測試節(jié)點的構(gòu)建，移植了TinyOS系統(tǒng)，實現(xiàn)了IEEE802.15.4協(xié)議，為進一步實現(xiàn)AU-MAC協(xié)議在實際節(jié)點上的測試奠定了良