無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議研究——面向智能樓宇應(yīng)用.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集部署的感知節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的“智能”自治測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其應(yīng)用非常廣泛。智能樓宇監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是一種典型的多傳感器密集部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要在低功耗條件下實(shí)現(xiàn)重負(fù)載數(shù)據(jù)的高效傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道媒體接入控制(MAC)協(xié)議具有較高的并行通信能力，適合于多傳感器密集部署具有重負(fù)載特點(diǎn)的無線感知監(jiān)測應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議還不能完全滿足此類場景對吞吐量和延時(shí)等性能的需求，因此有必要進(jìn)行研究。
　　本

2、論文對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議進(jìn)行了深入分析和研究，通過改進(jìn)和設(shè)計(jì)包括信道分配，信道接入和跨層傳輸調(diào)度等在內(nèi)的通信機(jī)制，提高了數(shù)據(jù)吞吐量并降低了傳輸延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了適合于智能樓宇重負(fù)載場景的多信道MAC協(xié)議。論文的主要工作和貢獻(xiàn)如下:
　　1.改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種滿足多傳感器重負(fù)載場景的高效信道分配算法(TGCA)，解決了現(xiàn)有多信道MAC協(xié)議信道分配與負(fù)載分布不均衡的問題，提升了多信道MAC協(xié)議的數(shù)據(jù)吞吐量。仿真結(jié)果顯示，在100

3、個(gè)節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和4個(gè)可用信道的場景下，TGCA的數(shù)據(jù)吞吐量比GBCA提升了16％以上。
　　2.通過實(shí)驗(yàn)分析了接收節(jié)點(diǎn)缺失問題對多信道MAC協(xié)議性能的影響，并針對在重負(fù)載情況下因接收節(jié)點(diǎn)缺失而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟包問題，提出了一種支持可靠通信的多信道接入機(jī)制(PCP)，提升了多信道MAC協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸接收率。仿真結(jié)果顯示，在100個(gè)節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和4個(gè)可用信道的場景下，PCP的數(shù)據(jù)接收率比SCP提升19％以上。
　　3.針對智能樓

4、宇突發(fā)事件監(jiān)測應(yīng)用的需求，改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種支持雙路徑傳輸?shù)亩嘈诺揽鐚觽鬏敊C(jī)制(EEDP)，降低了突發(fā)批量數(shù)據(jù)的采集延時(shí)。仿真結(jié)果顯示，與LEMR-multichannel的跨層傳輸機(jī)制相比，在7×7的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)及多流突發(fā)負(fù)載場景下采集60KB數(shù)據(jù)，EEDP的采集延時(shí)減少了27％以上。
　　論文綜合以上研究內(nèi)容，通過搭建硬件平臺，實(shí)現(xiàn)了面向智能樓宇重負(fù)載高效傳輸需求的多信道MAC協(xié)議，并在實(shí)際樓宇環(huán)境下進(jìn)行了組網(wǎng)驗(yàn)證。實(shí)測結(jié)果表明，本論