WSN異步MAC協(xié)議的研究與改進(jìn).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要支撐技術(shù)。它把成本低，能耗小的微型化傳感器節(jié)點(diǎn)部署在人們需要監(jiān)測(cè)信息的區(qū)域。這些節(jié)點(diǎn)需要具有探測(cè)、控制和無(wú)線傳輸?shù)墓δ埽宜鼈冞€要能夠通過(guò)共享無(wú)線介質(zhì)的方式構(gòu)成多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中傳感器節(jié)點(diǎn)一般被部署在人們不便進(jìn)入或長(zhǎng)期駐留的地方，且節(jié)點(diǎn)本身所攜帶的能量有限。所以，節(jié)能是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)要解決的一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。
　　通信環(huán)節(jié)作為節(jié)點(diǎn)能量消耗的主要部分，是由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC（Medi

2、a Access control Protocol）協(xié)議來(lái)控制的。它對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中所涉及到的路由、定位和控制等領(lǐng)域起到了重要的支撐作用。本課題在研究現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，基于異步方式的MAC協(xié)議給出了改進(jìn)的方案。提出了自適應(yīng)更新的AU-MAC(Adaptive Update MAC)協(xié)議，它通過(guò)信標(biāo)避讓發(fā)送機(jī)制，提前休眠原理，鄰近節(jié)點(diǎn)信息表的方法來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。并引入自適應(yīng)更新原理來(lái)維護(hù)鄰近節(jié)點(diǎn)信息表的準(zhǔn)確性

3、。然后通過(guò)NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對(duì)AU-MAC、PA-MAC和典型被動(dòng)方式的異步RI-MAC，在能耗性能方面進(jìn)行了分析比較。
　　另外，本文基于一種廣泛采用的面向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Zigbee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以它的底層IEEE802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)和Zigbee芯片CC2430為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的硬件測(cè)試節(jié)點(diǎn)。在該測(cè)試節(jié)點(diǎn)上移植專門用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的TinyOS操作系統(tǒng)。根據(jù)TinyOS微型操作系統(tǒng)的基本原理和IE

4、EE802.15.4的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)IEEE802.15.4在TinyOS上實(shí)現(xiàn)的方案。以達(dá)到利用IEEE802.15.4所提供的物理層服務(wù)，在實(shí)際的硬件節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行MAC協(xié)議的目的。
　　最后，通過(guò)NS-2軟件仿真結(jié)果可以看到，AU-MAC協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)流量增大時(shí)得到更好的節(jié)能效果。另外，本文也完成了MAC測(cè)試節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建，移植了TinyOS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了IEEE802.15.4協(xié)議，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)AU-MAC協(xié)議在實(shí)際節(jié)點(diǎn)上的測(cè)試奠定了良