無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)多信道MAC協(xié)議設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成的以數(shù)據(jù)為中心的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)逐漸深入人心，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，廣泛用于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通、軍事監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療監(jiān)控、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等各種應(yīng)用場(chǎng)景。隨著系統(tǒng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大以及國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷推進(jìn)，作為其核心技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用呈現(xiàn)出多樣化和規(guī)?；内厔?shì)。應(yīng)運(yùn)而生的網(wǎng)絡(luò)共存現(xiàn)象，使多種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享有限的頻譜信道資源，由此產(chǎn)生的鏈路干擾問(wèn)題將在不同程度上影響無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能發(fā)揮

2、—丟包率、傳輸延遲等。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)網(wǎng)絡(luò)共存以及信道干擾的研究屢見(jiàn)不鮮，分別從不同角度驗(yàn)證了避免鏈路干擾是我們不容忽視的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議決定無(wú)線(xiàn)信道的使用方式，對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)性能起著關(guān)鍵性作用。隨著無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣化和規(guī)?；瑐鹘y(tǒng)的單信道以及以信道競(jìng)爭(zhēng)方式為主的MAC協(xié)議已經(jīng)很難滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的高吞吐量、高可靠性和低功耗、低延遲的應(yīng)用需求。多信道和基于非競(jìng)爭(zhēng)方式MAC協(xié)議的引入，是解決這些問(wèn)題的有效

3、途徑之一。
　　多信道MAC協(xié)議充分利用無(wú)線(xiàn)頻譜資源的多信道特性，使不同傳感器節(jié)點(diǎn)使用不同信道同時(shí)通信，而不需要退避等待其他傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)束通信。多信道MAC協(xié)議能夠有效提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，減少碰撞和受干擾的機(jī)會(huì)，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)性能。本論文在IEEE802.15.4單信道MAC協(xié)議基礎(chǔ)上，針對(duì)時(shí)間調(diào)度和信道競(jìng)爭(zhēng)，設(shè)計(jì)了一種適合于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的多信道MAC協(xié)議—結(jié)合時(shí)間同步機(jī)制、信道分配機(jī)制、信道切換機(jī)制和抗干擾

4、機(jī)制等，有效提高了網(wǎng)絡(luò)對(duì)無(wú)線(xiàn)干擾的適應(yīng)性。
　　論文首先綜述了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀，提出了本論文的選題意義、主要工作及論文結(jié)構(gòu)；其次分析了傳統(tǒng)單信道MAC協(xié)議存在的問(wèn)題，并通過(guò)比較，闡述了多信道MAC協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，并引出了本論文協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)；然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于IEEE802.15.4的多信道MAC協(xié)議HighAnti-Interference MAC(HAIMAC)協(xié)議，用于解決單信道MAC協(xié)