傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)MAC協(xié)議的研究.pdf

1、隨著科技的高速發(fā)展，以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸成為研究熱點(diǎn)。因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)能量受限，而MAC協(xié)議直接關(guān)乎節(jié)點(diǎn)的能量使用效率，所以研究如何在MAC層進(jìn)行協(xié)議優(yōu)化，從而使得節(jié)點(diǎn)能夠在有限能量下發(fā)揮最大效用具有重要意義。本文將著重研究傳感器網(wǎng)絡(luò)中MAC層相關(guān)機(jī)制，包括多控制信道機(jī)制、鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
　　 本文首先針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中隱蔽終端問題以及控制信道瓶頸問題，提出了一種基于多控制信道預(yù)

2、約和沖突通知機(jī)制的多RadioMAC協(xié)議—AMCB。AMCB使用基于動(dòng)態(tài)占空比調(diào)節(jié)機(jī)制的控制Radio使用方案和敏感的沖突通知機(jī)制，在保證能量有效的前提下，通過(guò)多控制信道預(yù)約機(jī)制高效地解決了以上兩個(gè)問題。為驗(yàn)證AMCB中多控制信道預(yù)約和動(dòng)態(tài)占空比睡眠以及沖突通知機(jī)制的性能，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:AMCB能夠適應(yīng)數(shù)據(jù)負(fù)載的變化，與使用單個(gè)控制信道的MAC協(xié)議和AMCB的簡(jiǎn)化版本相比，AMCB提升了能量利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　

3、　 隨后，為了提升鄰居發(fā)現(xiàn)效率，從而降低密集部署傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)MAC協(xié)議進(jìn)行信道預(yù)約的時(shí)間，提出了一種基于已發(fā)現(xiàn)鄰居信息進(jìn)行預(yù)測(cè)的多信道鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議-MND。MND通過(guò)理論分析得出某節(jié)點(diǎn)鄰居們的共同鄰居以很大概率為該節(jié)點(diǎn)的鄰居，從而根據(jù)已發(fā)現(xiàn)鄰居信息計(jì)算潛鄰集合，并通過(guò)占空比和潛鄰集合分別計(jì)算固定喚醒間隔和隨機(jī)喚醒時(shí)槽，以保證節(jié)點(diǎn)之間能夠盡早互相發(fā)現(xiàn)。MND同時(shí)使用隨機(jī)多信道選擇機(jī)制降低信道沖突，提高鄰居發(fā)現(xiàn)的效率。模擬和真實(shí)實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果表明:在能耗相同的情況下，MND具有較高的發(fā)現(xiàn)效率和較低的發(fā)現(xiàn)延遲。
　　 最后，本文提出了一種基于跳頻和控制信道預(yù)約聯(lián)合機(jī)制的多Radio數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)MAC協(xié)議—UMD2-MAC。UMD2-MAC的跳頻機(jī)制確保兩個(gè)節(jié)點(diǎn)多數(shù)情況下能夠很快跳到相同的信道上，控制信道預(yù)約機(jī)制保證在跳頻機(jī)制無(wú)法跳到相同信道時(shí)通信延遲也不會(huì)很高。同時(shí)，UMD2-MAC協(xié)議能夠依據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自適應(yīng)調(diào)整欲使用的信道選擇機(jī)制，并且無(wú)需使用ACK確認(rèn)機(jī)制便能實(shí)