基于流量自適應的無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議研究.pdf

1、隨著傳感器技術和通信技術的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡技術得到越來越多的關注。無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在工作區(qū)域內(nèi)的大量廉價的微型傳感器節(jié)點組成,并通過無線方式通信的一個多跳自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境與軍事監(jiān)控,空間探索,地震與氣候預測,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療健康監(jiān)護、建筑與家居、工業(yè)生產(chǎn)控制以及商業(yè)等眾多領域都具有廣泛的應用前景。
　　 媒體介質訪問控制(MAC)協(xié)議處于無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議的底層,主要用于在傳感器節(jié)點間公平有效地共享通

2、信媒介,是保證無線傳感器網(wǎng)絡有效通信的關鍵網(wǎng)絡協(xié)議之一。無線傳感器網(wǎng)絡采用的MAC協(xié)議對其主要性能如吞吐量、數(shù)據(jù)傳輸延遲、能耗等有至關重要的影響。
　　 針對不同方面的傳感器網(wǎng)絡應用,目前研究人員提出了許多MAC協(xié)議,主要有基于競爭和基于調度兩種方式,它們各自有不同的優(yōu)缺點?；诟偁幍膮f(xié)議在低數(shù)據(jù)流量下表現(xiàn)出很好的性能,而基于調度的MAC協(xié)議在高數(shù)據(jù)流量下性能優(yōu)秀;前者具有很好的靈活性及可擴展性,但是會產(chǎn)生沖突,造成能量的浪費,

3、而后者可以很好的地避免沖突,但是可擴展性較差。
　　 本文在對現(xiàn)有MAC協(xié)議進行深入研究的基礎上提出一種新的混合型MAC協(xié)議,有效的結合了基于競爭和基于調度的MAC協(xié)議的優(yōu)點,并實現(xiàn)了兩種工作模式的平滑過渡,減少了模式的轉換帶來的能量消耗。提出一種空閑幀的有效利用方式,較好地解決TDMA協(xié)議在網(wǎng)絡流量較小時信道資源浪費的問題。新協(xié)議引入了跨層的設計思想,能夠根據(jù)流量變化自適應地調整工作方式,在不同的網(wǎng)絡負載下都能達到良好的性能。