無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銶AC協(xié)議研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為新興的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是能夠自主實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合和傳輸應(yīng)用的智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，綜合了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等多個(gè)學(xué)科。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量隨機(jī)分布的、集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過無線通信形成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，借助于節(jié)點(diǎn)內(nèi)置的形式多樣的傳感器協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的多種信號(hào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測及遠(yuǎn)程監(jiān)控。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)引起了全世界范

2、圍的廣泛關(guān)注。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以廣泛應(yīng)用在軍事、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭自動(dòng)化、建筑及城市管理等多領(lǐng)域，成為一種“無處不在”的傳感技術(shù)。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及眾多關(guān)鍵技術(shù)研究，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?、通信、組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全、時(shí)間同步、定位、數(shù)據(jù)融合與管理、協(xié)同技術(shù)等。本文根據(jù)課題需求，主要對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銶AC協(xié)議進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)。文章對(duì)分配型、競爭型、混合型MAC協(xié)議進(jìn)行研究和分析，指出協(xié)議對(duì)節(jié)點(diǎn)的軟硬件要求及適用

3、需求，重點(diǎn)研究基于競爭型MAC協(xié)議。指出IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中CSMA/CA協(xié)議采用的二進(jìn)制指數(shù)退避算法由于競爭窗口更新規(guī)則不合理導(dǎo)致其存在兩個(gè)缺陷：一是不能正確反映信道的爭用情況，二是算法帶來不公平現(xiàn)象。使算法不能很好適應(yīng)流量突發(fā)或者節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳送信息的多跳網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景，丟包率大并引起大量重傳。本文在分析多種已有CW更新規(guī)則改進(jìn)算法的基礎(chǔ)上，提出了ARAC(Adaptive Rapid access Avoid Collisio

4、n)算法。通過設(shè)置兩個(gè)閾值及采取不同更新規(guī)則來兼顧高低流量算法性能，使節(jié)點(diǎn)能夠自適應(yīng)快速接入信道。設(shè)置低流量下較小窗口值使節(jié)點(diǎn)快速接入，減少信道空閑浪費(fèi)；大流量下競爭窗口平滑變化避免節(jié)點(diǎn)間的退避窗口值相差較大而造成短程不公平性現(xiàn)象；當(dāng)節(jié)點(diǎn)連續(xù)三次發(fā)送成功時(shí)，認(rèn)為窗口值為粗糙優(yōu)化值，在一跳范圍內(nèi)同步更新各節(jié)點(diǎn)CW，降低短程不公平程度，使各節(jié)點(diǎn)具有相當(dāng)競爭能力。
　　 通過仿真平臺(tái)TOSSIM對(duì)ARAC算法、原型算法、LMILD算法