無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能MAC技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和無線通信模塊的微小節(jié)點組成，節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通過多跳方式及時有效、地傳輸?shù)叫畔⒔邮斩?，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于節(jié)點靠電池供給能量，而又不易對如此眾多的節(jié)點更換電池，降低節(jié)點能耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命就成為了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。因此，設(shè)計能量效率高同時又實現(xiàn)簡單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實用化具有非常重要的意義。 由于媒體接入控制 (MAC) 協(xié)議在無

2、線通信中具有重要作用，而傳統(tǒng)的 MAC 協(xié)議并不適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所以目前大部分的研究熱點都集中在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC 層協(xié)議。不過現(xiàn)有的一些研究成果離實際應(yīng)用尚有一定的距離，還需要作進一步地探索。 本論文分析了近年來為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的能量高效的媒體接入控制協(xié)議，并對不同的協(xié)議進行分類。詳細介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中著名的 S-MAC (Sensor-MAC) 協(xié)議，分析了它的工作機制，它是本文的工作基礎(chǔ)。 本文從

3、能量效率的角度出發(fā)，在大量的仿真試驗基礎(chǔ)上，分析了S-MAC 中業(yè)務(wù)負載與占空比的關(guān)系，得出了在獲得最大能量效率的情況下業(yè)務(wù)負載和占空比的對應(yīng)關(guān)系，以及描述此對應(yīng)關(guān)系的擬合函數(shù)，可以使用此對應(yīng)關(guān)系來自適應(yīng)地確定最佳占空比。 根據(jù) S-MAC 的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和信令特點，提出了一種基于 S-MAC 的發(fā)射功率控制機制；修改了 S-MAC 協(xié)議的競爭機制，提供了對能量較少節(jié)點的保護，仿真證明這兩種機制能有效降低節(jié)點能耗，提高能量效率；最