無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC的研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事、環(huán)境、家庭、醫(yī)療、空間探索等諸多領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是將一定數(shù)目的傳感器節(jié)點(diǎn)放在目標(biāo)監(jiān)測范圍內(nèi)，可以實(shí)時感知相關(guān)數(shù)據(jù)并傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行摹６幸恍o線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的部署復(fù)雜多變，人不易到達(dá)，因此不宜維護(hù)，又因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)目前采用電池供電，所以傳感器節(jié)點(diǎn)的長期部署就必須考慮節(jié)點(diǎn)能耗問題。
　　目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個熱點(diǎn)研究問題，因?yàn)樗哂惺謴V闊的應(yīng)用前景。無線傳感器節(jié)點(diǎn)在部

2、署之后，通常處于無人值守狀態(tài)。由于節(jié)點(diǎn)工作需要的能量只能依靠部署前安裝的電池供應(yīng)，因此如何使節(jié)點(diǎn)在保證工作性能的前提下降低能耗就成為了一個研究的重點(diǎn)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議中，MAC協(xié)議對降低網(wǎng)絡(luò)能耗起著至關(guān)重要的作用。
　　由于數(shù)據(jù)的傳輸及節(jié)點(diǎn)的耗能問題都關(guān)系到無線傳感器的性能，因此研究數(shù)據(jù)的傳輸及節(jié)點(diǎn)的功耗對于傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具有重要的意義。基于這樣的問題本文研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的媒體控制(MAC)協(xié)議，針對MAC協(xié)議重點(diǎn)解

3、決的數(shù)據(jù)沖突問題進(jìn)行了探討。在分析了現(xiàn)有MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上應(yīng)用了分組媒體接入控制器協(xié)議即P-MAC和I-MAC兩種協(xié)議。
　　1、P-MAC采用了與載波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)相同的載波偵聽機(jī)制。與CSMA/CA不同的是，P-MAC在數(shù)據(jù)包發(fā)生沖突以后，接收節(jié)點(diǎn)將反饋一個隨機(jī)數(shù)信息包，發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過物理層的俘獲效應(yīng)接收隨機(jī)數(shù)信息包從而確定發(fā)送優(yōu)先級，退避時間被大幅減少，信道利用率得到明顯提高。同時，接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送隨機(jī)數(shù)

4、信息包是采用廣播方式，解決了CSMA/CA中的隱藏終端問題導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包沖突。
　　2、I-MAC協(xié)議首先在硬件結(jié)構(gòu)上增加了天線的數(shù)量，基于這種新的硬件結(jié)構(gòu)我們設(shè)計了沖突實(shí)時監(jiān)測的方法，將傳統(tǒng)的重傳數(shù)據(jù)包改進(jìn)為續(xù)傳數(shù)據(jù)包，減少了沖突對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。目的是通過增加的天線實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)包沖突的發(fā)生。在檢測到數(shù)據(jù)包發(fā)生沖突以后利用幀結(jié)構(gòu)中內(nèi)置的ID幫助發(fā)送節(jié)點(diǎn)識別接收節(jié)點(diǎn)位置。由于沖突的監(jiān)測具有實(shí)時性，因此數(shù)據(jù)包可以從沖突發(fā)生處進(jìn)行續(xù)傳。