無線傳感器網(wǎng)絡混合網(wǎng)絡拓撲MAC協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡作為新興的測控網(wǎng)絡技術，是能夠自主實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合和傳輸應用的智能網(wǎng)絡應用系統(tǒng)，綜合了現(xiàn)代傳感器技術、微電子技術、通信技術、嵌入式計算技術和分布式信息處理技術等多個學科。無線傳感器網(wǎng)絡由大量隨機分布的、集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過無線通信形成的多跳自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，借助于節(jié)點內置的形式多樣的傳感器協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內的多種信號，實現(xiàn)實時監(jiān)測及遠程監(jiān)控。無線傳感器網(wǎng)絡的出現(xiàn)引起了全世界范

2、圍的廣泛關注。目前，無線傳感器網(wǎng)絡可以廣泛應用在軍事、環(huán)境科學、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭自動化、建筑及城市管理等多領域，成為一種“無處不在”的傳感技術。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡涉及眾多關鍵技術研究，包括網(wǎng)絡拓撲控制、通信、組網(wǎng)、網(wǎng)絡安全、時間同步、定位、數(shù)據(jù)融合與管理、協(xié)同技術等。本文根據(jù)課題需求，主要對無線傳感器網(wǎng)絡混合網(wǎng)絡拓撲MAC協(xié)議進行研究和實現(xiàn)。文章對分配型、競爭型、混合型MAC協(xié)議進行研究和分析，指出協(xié)議對節(jié)點的軟硬件要求及適用

3、需求，重點研究基于競爭型MAC協(xié)議。指出IEEE802.15.4標準中CSMA/CA協(xié)議采用的二進制指數(shù)退避算法由于競爭窗口更新規(guī)則不合理導致其存在兩個缺陷：一是不能正確反映信道的爭用情況，二是算法帶來不公平現(xiàn)象。使算法不能很好適應流量突發(fā)或者節(jié)點同時傳送信息的多跳網(wǎng)絡應用場景，丟包率大并引起大量重傳。本文在分析多種已有CW更新規(guī)則改進算法的基礎上，提出了ARAC(Adaptive Rapid access Avoid Collisio

4、n)算法。通過設置兩個閾值及采取不同更新規(guī)則來兼顧高低流量算法性能，使節(jié)點能夠自適應快速接入信道。設置低流量下較小窗口值使節(jié)點快速接入，減少信道空閑浪費；大流量下競爭窗口平滑變化避免節(jié)點間的退避窗口值相差較大而造成短程不公平性現(xiàn)象；當節(jié)點連續(xù)三次發(fā)送成功時，認為窗口值為粗糙優(yōu)化值，在一跳范圍內同步更新各節(jié)點CW，降低短程不公平程度，使各節(jié)點具有相當競爭能力。
　　 通過仿真平臺TOSSIM對ARAC算法、原型算法、LMILD算法