適用于低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)的媒體接入控制協(xié)議研究.pdf

1、低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)具有傳輸數(shù)據(jù)量少且間隔周期長，能耗小，覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，如油氣管道監(jiān)測、水資源泄漏檢測和土壤監(jiān)測等。IEEE TG4工作組于2013年起草了低速無線個(gè)域網(wǎng)IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)初稿。該標(biāo)準(zhǔn)主要針對低功耗關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控（LECIM:Low Energy, CriticalInfrastructure Monitoring）網(wǎng)絡(luò)，為一種典型的低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)。媒體接入控制(MAC: Me

2、dia Access Control)對網(wǎng)絡(luò)的可靠性有著至關(guān)重要的影響，因此對IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)媒體接入控制協(xié)議的研究有著非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文首先介紹了無線個(gè)域網(wǎng)、無線接入技術(shù)的發(fā)展過程和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，深入研究了IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議工作模式、幀結(jié)構(gòu)、用于層間通信的服務(wù)原語、物理層功能、MAC層功能和MAC層過程等。對現(xiàn)有MAC層普遍采用的載波監(jiān)聽

3、多路訪問/沖突避免(CSMA/CA:Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)協(xié)議及相應(yīng)的馬爾科夫模型進(jìn)行研究總結(jié)，并分析了這些模型的建立過程和優(yōu)缺點(diǎn)。
　　隨后重點(diǎn)研究了適用于LECIM網(wǎng)絡(luò)的MAC層接入機(jī)制CSMA/CA-PCA（CSMA/CA with Priority Channel Access），并首次提出了基于該機(jī)制的馬爾科夫模型。所提模型基于不飽和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載符