低時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、低時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：李曼指導(dǎo)教專師：熊慶宇教授業(yè)：控學(xué)科門類TL一制科學(xué)與工程學(xué)重慶大學(xué)自動化學(xué)院二O一二年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議是一種底層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它決定了無線信道的使用方式，負責(zé)為節(jié)點分配無線通信資源，直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能和信道利用率，因而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究中備受關(guān)注。目前的MAC協(xié)議主要以降低節(jié)點能耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命為主要目標(biāo)

2、，但是，在軍事防御、災(zāi)難預(yù)警等特殊應(yīng)用環(huán)境，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實時性要求較高，因而降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延十分重要。本文主要對低時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議進行研究，在討論低時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究價值和意義，分析和總結(jié)現(xiàn)有的典型低時延MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了FBMAC協(xié)議和RF—MAC協(xié)議。本文在SMAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了低時延的MAC協(xié)議FBMAC協(xié)議。T1一、，‘plJt、、，_’f、—7r■厶巾^h田士H，‘

3、95厶印“一tAL上彳口廣L產(chǎn)1、憂卜卜H∑、、一r■f，審豐內(nèi)4一『『，1_r、r15’Ⅳ▲AL∥J。以‘Jl／＼Jl義以L10j匹^一謎j，伍姒∥白I々斗日U人、土m土‘11I■們IJJa從^△^父以ji巾UL土上1o這樣，源節(jié)點能夠及時的了解信道的忙閑情況，加快后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送。后面的數(shù)據(jù)可以與前面的數(shù)據(jù)同時發(fā)送，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目倳r延。通過NS2仿真平臺對FBMAC協(xié)議、VTS協(xié)議及SMAC協(xié)議進行比較，結(jié)果表明FB—MAC協(xié)議有

4、效地降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延。針對FB—MAC協(xié)議能量消耗較大和應(yīng)用受限的缺點，本文還提出了基于預(yù)約和反饋的RF—MAC協(xié)議，該協(xié)議在降低時延的同時減少節(jié)點的能耗。RF—MAC協(xié)議在FBMAC協(xié)議的基礎(chǔ)上引入了預(yù)約機制和節(jié)點的周期性偵聽／睡眠。每個數(shù)據(jù)發(fā)送前都會進行信道預(yù)約，節(jié)點在該數(shù)據(jù)的預(yù)約時間覺醒并進行數(shù)據(jù)傳輸，降低節(jié)點周期睡眠造成的延時。同時，反饋包F的發(fā)送增加了信道的吞吐量，減少了多個數(shù)據(jù)傳輸時的總時延。此外，節(jié)點周期性偵聽／睡