無線傳感器網(wǎng)絡中基于分簇的MAC層節(jié)能研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡。隨著傳感器技術、微電子系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡和無線通信等技術的發(fā)展，以體積小、成本低、具有數(shù)據(jù)收集、短距離無線通信和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點為基礎，無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)測、軍事、工業(yè)控制、醫(yī)療健康等領域有著廣闊的應用前景。傳感器能量受限的特點，使無線傳感器網(wǎng)絡區(qū)別其他網(wǎng)絡把能量有效放到所有問題的首要位置。因此如何降低無線傳感器網(wǎng)絡的能耗是

2、目前該領域研究的熱點問題。無線傳感器網(wǎng)絡中，介質訪問控制協(xié)議（MAC）規(guī)定了無線信道的使用方式，對傳感器網(wǎng)絡得性能有較大影響，是無線傳感器網(wǎng)絡能量損耗的關鍵網(wǎng)絡協(xié)議之一。經(jīng)過專家的研究發(fā)現(xiàn)良好的分簇結構能夠提高MAC協(xié)議的效率，為數(shù)據(jù)融合等很多方面提供基礎，降低無線傳感器網(wǎng)絡的整體能耗，延長網(wǎng)絡生存時間，因此分簇結構可以作為降低MAC協(xié)議能耗的一個解決方案。 本文在對不同類型MAC協(xié)議進行了介紹，并分析了MAC層的能耗原因，如網(wǎng)

3、絡串音、空閑偵聽、碰撞沖突及控制信息過多。針對上述原因，本文提出了一種簇結構的MAC層節(jié)能算法（MEAC），該算法圍繞MAC層節(jié)能的目標，通過簇結構的各個環(huán)節(jié)采用相應的策略來降低MAC層的能耗。MEAC算法采用DCHS的簇頭選取策略來均衡網(wǎng)絡能耗，在穩(wěn)定工作階段對簇內(nèi)時槽進行動態(tài)分配來避免網(wǎng)絡串音和空閑偵聽等問題，并引入數(shù)據(jù)加權系數(shù)，增加敏感數(shù)據(jù)的時槽長度。然后簇內(nèi)節(jié)點所需傳輸數(shù)據(jù)進行無損失數(shù)據(jù)融合，減少控制信息等冗余數(shù)據(jù)。使用NS2仿