支持移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常被認(rèn)為是靜止的，而實(shí)際應(yīng)用往往對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)有移動(dòng)性需求。進(jìn)一步的研究指出，通過(guò)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的有效支持能夠提升網(wǎng)絡(luò)性能和擴(kuò)大傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。然而，以往的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議很少考慮對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性的支持，作為保證網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)適用于移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。SMAC協(xié)議是被廣泛認(rèn)可的一種典型傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，它采用的低占空比技術(shù)能有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗。目前已經(jīng)有相關(guān)研

2、究在SMAC的基礎(chǔ)上，改進(jìn)并提出了一些移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議，但這些協(xié)議對(duì)移動(dòng)性的支持仍然不足。本文在研究SMAC協(xié)議及其改進(jìn)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)能量高效的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)研究。
　　首先，本文從理論上分析了SMAC協(xié)議的工作機(jī)制，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)分析了SMAC協(xié)議在移動(dòng)應(yīng)用中的具體性能表現(xiàn)，并指出它對(duì)移動(dòng)性支持較差的主要原因，是由于SMAC協(xié)議中節(jié)點(diǎn)的正常通信需要保持休眠調(diào)度的同步，而節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中卻不能及時(shí)

3、獲得所需的調(diào)度。
　　其次，根據(jù)上述對(duì)SMAC協(xié)議的分析結(jié)論，本文結(jié)合相關(guān)研究中有效的協(xié)議設(shè)計(jì)思路，提出基于SYNC的調(diào)度動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，以改進(jìn)SMAC協(xié)議原有的休眠同步機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了適用于移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的SMAC_M協(xié)議。在節(jié)點(diǎn)靜止情況下，該協(xié)議同SMAC協(xié)議的工作方式相同;但在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)情況下，該協(xié)議通過(guò)SYNC消息進(jìn)行節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息的交互，根據(jù)相應(yīng)的算法進(jìn)行移動(dòng)節(jié)點(diǎn)探測(cè)、陌生調(diào)度發(fā)現(xiàn)以及無(wú)用調(diào)度的丟棄，從而使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)及時(shí)

4、與周邊節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)休眠同步，并消除移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)休眠同步的干擾。
　　最后，本文用C++實(shí)現(xiàn)了SMAC_M協(xié)議的關(guān)鍵算法，并在網(wǎng)絡(luò)模擬軟件NS2中添加了該協(xié)議。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)分別采用SMAC_M協(xié)議、SMAC協(xié)議和IEEE802.11協(xié)議時(shí)的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行比較，結(jié)果表明:在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)情況下，與SMAC協(xié)議相比，該協(xié)議有效降低了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和丟包率;在數(shù)據(jù)負(fù)載量較小情況下，該協(xié)議在時(shí)延和丟包率上的性能與802.11較為接近，但所需