基于子網(wǎng)劃分和時序調(diào)度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量的微型傳感器節(jié)點通過無線自組織方式組成的分布式多跳網(wǎng)絡(luò),其目的是協(xié)作地感知、采集和處理監(jiān)測區(qū)域內(nèi)感知對象的信息,并報告給觀察者。它作為一項新興的數(shù)據(jù)采集技術(shù),在軍事國防、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、智能家居方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點主要集中在路由協(xié)議、MAC協(xié)議、定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)等方面。其中,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議直接控制無線信道的使用方式,決定數(shù)據(jù)的收

2、發(fā)時機,用來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),對網(wǎng)絡(luò)的性能有很大的影響。傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議通常對能量效率進行了最多的考慮,而把帶寬使用率、吞吐量等放在了次要的位置。但近來的應(yīng)用,如建筑物健康狀況監(jiān)測等都要求網(wǎng)絡(luò)能夠快速采集大量數(shù)據(jù),這就對網(wǎng)絡(luò)的吞吐量指標(biāo)提出了更高的要求。
　　 考慮到當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點配備的無線收發(fā)器已經(jīng)支持多信道操作,本文提出了一種基于子網(wǎng)劃分和時序調(diào)度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議。首先,協(xié)議按

3、照干擾值最小的原則將整個網(wǎng)絡(luò)劃分成多個樹狀子網(wǎng),并給每個子網(wǎng)分配一個不同的信道,以減小子網(wǎng)內(nèi)干擾和子網(wǎng)間干擾。其次,協(xié)議在每個子網(wǎng)內(nèi)采用基于時序調(diào)度的無線信道使用方式,給每個節(jié)點兩跳范圍內(nèi)的所有節(jié)點分配不同的發(fā)送時隙,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的無碰撞傳輸。
　　 最后,本文對提出的多信道MAC協(xié)議進行了詳細(xì)的分析,并與單信道CSMA協(xié)議及多信道CSMA協(xié)議進行了比較。仿真結(jié)果表明,在合理地估計了節(jié)點密度之后,本文提出的多信道MAC協(xié)議能夠獲