無線傳感器網(wǎng)絡負載動態(tài)變化MAC協(xié)議研究與設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、無線傳感器網(wǎng)絡中,MAC協(xié)議負責實現(xiàn)節(jié)點的有效信道接入,其性能直接影響節(jié)點能耗、延遲等性能參數(shù)。在無線傳感器網(wǎng)絡具體應用中,網(wǎng)絡負載常存在動態(tài)變化,而現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議在適應負載動態(tài)變化方面存在一些不足。因此,需要提出一些新的方法來研究和改善現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議對負載動態(tài)變化的適應性。本論文主要研究無線傳感器網(wǎng)絡負載動態(tài)變化MAC協(xié)議,主要內(nèi)容包括:
   1)基于馬爾可夫鏈理論和排隊理論建立了一種用于評估S

2、-MAC協(xié)議在負載動態(tài)變化情況下性能的分析模型。該模型不僅考慮了節(jié)點全連接情況下發(fā)送報文的沖突概率,更重要的是考慮了節(jié)點不完全連接而導致存在隱終端的情況下,節(jié)點發(fā)送報文的沖突概率。在給定實驗場景下,利用該分析模型得到負載變化時協(xié)議的網(wǎng)絡吞吐率及MAC平均服務延遲性能,揭示了S-MAC協(xié)議在適應負載動態(tài)變化時存在的一些不足。
   2)提出了一種載波偵聽閾值自適應調(diào)整算法(APCS)。該算法以在線統(tǒng)計的信道競爭接入失敗次數(shù)和沖突次

3、數(shù)作為反饋控制參數(shù),通過動態(tài)調(diào)整節(jié)點物理載波偵聽閾值以提高信道利用率,有效提升了S-MAC協(xié)議在多跳傳輸模式下的端到端吞吐率。
   3)提出一種可適應周期性監(jiān)測應用場景負載動態(tài)變化的MAC協(xié)議(TA-MAC)。該協(xié)議針對周期性監(jiān)測應用中負載動態(tài)變化的特點,考慮到節(jié)點進行周期性采樣時負載強度可能隨時間變化呈較大幅度變化的特性,針對到現(xiàn)有MAC協(xié)議適應性存在的考慮不足,通過設計針對數(shù)據(jù)采集樹拓撲的同步方法降低全網(wǎng)同步開銷,通過優(yōu)化

4、睡眠策略減少節(jié)點執(zhí)行完數(shù)據(jù)傳輸任務后不必要的空閑偵聽能耗,通過實現(xiàn)以節(jié)點緩存數(shù)據(jù)包數(shù)為反饋信息的擴展傳輸提升了協(xié)議單操作周期內(nèi)可傳輸?shù)膱笪臄?shù),從而調(diào)高了協(xié)議吞吐率、降低了傳輸延遲。
   4)提出了一種可適應隨機事件監(jiān)測應用負載動態(tài)變化的MAC協(xié)議(NS-MAC)。該協(xié)議針對隨機事件監(jiān)測應用中負載動態(tài)變化的特點,考慮到隨機到達事件同時觸發(fā)鄰近區(qū)域內(nèi)多個節(jié)點的特性,針對到多個節(jié)點進行并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸請求時所產(chǎn)生的局部區(qū)域高競爭度問題,

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