無線傳感器網絡高能效MAC協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網絡是多學科交叉、熱點的一個研究領域，它是由大量的具有信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等功能的傳感器節(jié)點組成，用于協(xié)作地感知、處理和傳輸監(jiān)測信息，有著廣泛的應用前景。MAC協(xié)議是無線傳感器網絡中的關鍵技術之一，MAC協(xié)議決定傳感器節(jié)點接入無線信道的方式，以及何時進行數(shù)據(jù)的交換，因此其成為熱點研究領域之一。在無線傳感器網絡中能量受限是制約其發(fā)展的重要因素之一，如果能對MAC協(xié)議進行改進，提高MAC協(xié)議的能量使用效率，那么對整個網絡的

2、能效都會有著積極的影響。因此，本文從能效的角度出發(fā)，重點開展對無線傳感器網絡MAC協(xié)議能效性的研究。
　　 本文針對S-MAC協(xié)議與TEEM協(xié)議存在能量浪費的問題，在兩個協(xié)議的基礎上提出了具有低能量消耗的LEC-MAC協(xié)議。首先，LEC-MAC協(xié)議采用競爭窗口的自適應調節(jié)機制，改變了S-MAC協(xié)議與TEEM協(xié)議采用固定競爭窗口的方法。在LEC-MAC協(xié)議中競爭窗口的大小可根據(jù)網絡負載的變化進行動態(tài)的調整，網絡負載大則競爭窗口大，

3、負載小則競爭窗口小，有效避免了因網絡負載變化導致碰撞沖突造成的能量浪費；其次，LEC-MAC協(xié)議采用擴展的RTS消息機制，將S-MAC協(xié)議中的SYNC幀與RTS幀進行融合，相對于S-MAC協(xié)議與TEEM協(xié)議減小了控制開銷造成的能量損耗，縮短了節(jié)點的活動時間，同時也減小了由空閑監(jiān)聽而造成的能量損耗；最后，在LEC-MAC協(xié)議中采用較長的同步周期，降低了TEEM協(xié)議中因頻繁的同步操作而造成的能量浪費。利用NS2仿真軟件對LEC-MAC協(xié)議進

4、行仿真，通過對仿真結果的解析，驗證了LEC-MAC在能效性上優(yōu)于S-MAC協(xié)議與TEEM協(xié)議。
　　 同時針對LEC-MAC協(xié)議存在節(jié)點發(fā)射功率統(tǒng)一的問題，提出了基于功率控制的LEC-MAC協(xié)議--PCLEC-MAC協(xié)議。在PCLEC-MAC協(xié)議中，節(jié)點根據(jù)與目的節(jié)點通信距離的大小，選擇較為合適的功率發(fā)送報文，避免了近距離通信而采用大功率發(fā)送問題造成的能量浪費，同時這種較優(yōu)的發(fā)射功率縮小了每個節(jié)點的通信覆蓋范圍，降低了節(jié)點間因碰