動態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議自適應(yīng)通信環(huán)境研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的、投入小、自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著通信技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)的進(jìn)步,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛,在理論研究和產(chǎn)業(yè)上都備受關(guān)注。它具有廣泛的應(yīng)用前景,可用于軍事、醫(yī)療、環(huán)境檢測、災(zāi)難救助、緊急搜索等方面。
　　介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議決定了無線信道使用的方式,在傳感器節(jié)點(diǎn)之間分配有限的通信資源,成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)。尤其對于能量受限、通信流量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化的動態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言,設(shè)計(jì)并

2、實(shí)現(xiàn)一種節(jié)能高效的MAC協(xié)議至關(guān)重要。
　　本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其MAC協(xié)議的特點(diǎn),對當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究進(jìn)行了歸納總結(jié),討論了MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)。然后對基于競爭的MAC協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)介紹和分析。在此基礎(chǔ)上,針對實(shí)際應(yīng)用中,動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化,負(fù)載流量不穩(wěn)定的事實(shí),通過改進(jìn)最具代表性的S-MAC協(xié)議,提出了一種新的適用于動態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)MAC協(xié)議ACE-MAC。

3、>　　首先,本文在S-MAC的基礎(chǔ)上引入了動態(tài)競爭窗口思想,引用馬爾可夫(Markov)分析模型對退避的關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行了理論分析,得出:在信道狀態(tài)變化時自適應(yīng)地調(diào)整競爭窗口值,可以使系統(tǒng)有較好的能量效率和吞吐率。因此,本文利用時隙利用率來量化沖突程度,使節(jié)點(diǎn)可以判斷信道的擁塞程度,據(jù)此設(shè)計(jì)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境沖突概率的退避算法ACPB。實(shí)現(xiàn)協(xié)議自適應(yīng)地改變競爭窗口,從而達(dá)到低流量下的快速接入和高流量下的低沖突。
　　其次,針對S-MA

4、C的固定占空比模式下的周期性休眠增加了通信時延,無法適應(yīng)大流量通信環(huán)境,引入動態(tài)占空比自適應(yīng)包排隊(duì)數(shù)量的調(diào)整機(jī)制。能夠在網(wǎng)絡(luò)流量大的狀況下對節(jié)點(diǎn)的占空比及時做出調(diào)整,利用一個工作周期傳送多個數(shù)據(jù)分組,從而可以減小時延,提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,對高流量下節(jié)點(diǎn)隊(duì)列滿丟包問題也有所改善。
　　第三,針對動態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘑栴},提出動態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)拓?fù)湔{(diào)整,使節(jié)點(diǎn)能夠定期更新鄰居節(jié)點(diǎn)信息,快速適應(yīng)拓?fù)涓淖儭?br>　　最后,完成動態(tài)無線