無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）綜合了傳感器、嵌入式計算、分布式處理和無線通信等技術(shù)，是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機分布的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成。它借助于節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器，協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，對其進行處理，并通過無線和自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式，將獲取到的信息送到終端用戶，實現(xiàn)了物理世界、計算機世

2、界和人類社會的有效連通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其自組織性、微型性、低成本、靈活性等特點，在軍事、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療健康、空間探索、商業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。 本文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進行分析，并給出了改進方案，主要包括如下兩個方面： 1．提出了一種根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)流量自動調(diào)節(jié)節(jié)點睡眠—活動時間比例的MAC協(xié)議—ATMAC，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)TMAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，以低能耗、低延遲為目標(biāo)，主要采用自適應(yīng)、多級別的占空比及

3、自適應(yīng)競爭窗口，數(shù)據(jù)優(yōu)先級隊列使節(jié)點在流量較小時能更多的處于睡眠狀態(tài)以節(jié)省能量，而在流量較大時，傳輸所涉及的節(jié)點可相對長時間的進入活動狀態(tài)，且大流量和小流量節(jié)點所采取的占空比可以不同，從而節(jié)省低流量節(jié)點用于空閑偵聽的能耗，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，增大網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。仿真結(jié)果顯示新協(xié)議在能量消耗、數(shù)據(jù)延遲等方面要超過TMAC。 2．傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不能適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，于是大量的研究工作者提出了針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧。大多數(shù)學(xué)

4、者采用類似于TCP/IP協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)，各層之間有較為嚴(yán)格的任務(wù)劃分，使得這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有一定的局限性。在能量成為主要問題的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，如何使網(wǎng)絡(luò)更長時間的保證通信質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)通信的最高目標(biāo)。本文以如何延長網(wǎng)絡(luò)生命周期為目標(biāo)，提出了一個針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的跨層協(xié)議設(shè)計方法CLEED（CrossLayer Energy Efficient Design）。CLEED采用應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層共享數(shù)據(jù)的方法，以延