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无线传感器网络MAC协议研究

作　者: 吴杰
导　师: 曾子维
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 MAC协议竞争异步自适应
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

由于无线传感器网络不需要任何固定网络的支持,具有快速展开、抗毁性强等特点,引起人们的广泛关注,它在军事监控与环境监测,地震与气候预测以及外层空间探索等许多方面都具有广泛的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集技术的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。无线传感器网络介质访问控制(MAC)协议用于决定节点共享的无线信道的分配方式,用来构建传感器网络系统的底层基础结构,对传感器网络的性能有较大影响。无线传感器节点硬件具有功能简单、低成本、低功耗、低数据率、功率小的特点,并且应用于多种复杂环境,同时网络拓扑结构变化快、无中心化,这使得一些传统的MAC层技术难以保证较好的性能。因此,研究对网络环境有一定适应能力的自适应MAC技术具有重要的意义。本文主要针对无线传感器网络MAC协议进行研究。首先通过无线传感器网络的基本概念、体系结构及其独有的特点,分析了无线传感器网络中的限制因素及主要性能指标,对无线传感器网络中与MAC协议相关原理进行了探讨。在这些基本概念和原理基础上,针对当前无线传感器网络中基于竞争的MAC协议的不足,进一步提出一种基于竞争的异步自适应MAC协议:AAMAC。该协议将BMAC的长前导帧转为不连续发送的数据帧,加入了用于反馈的确认帧,并使用了自适应策略,进一步的减少了节点的发送帧数量和节点的工作时间。通过与BMAC的理论分析对比和在NS2上的模拟比较证明,AAMAC缩短了无线传感器网络节点的监听和发送数据的时间,有更好的节能效果并且延时更小。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-10
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 课题研究意义  9
  1.3 本文的组织结构  9-10
第2章无线传感器网络综述  10-20
  2.1 无线传感器网络体系结构  10-13
    2.1.1 无线传感器网络结构  10-11
    2.1.2 无线传感器节点结构  11
    2.1.3 传感器网络协议栈  11-13
  2.2 传感器网络的特点  13-14
  2.3 无线传感器网络的主要性能指标  14-15
  2.4 无线传感器网络的应用  15-17
    2.4.1 军事应用  15-16
    2.4.2 环境观测和系统  16
    2.4.3 医疗健康  16-17
    2.4.4 空间探索  17
    2.4.5 其他商业应用  17
  2.5 无线传感器网络的研究  17-20
    2.5.1 无线传感器网络的关键技术  17-18
    2.5.2 无线传感器网络技术发展趋势  18-20
第3章无线传感器网络MAC协议分析  20-40
  3.1 无线传感器网络MAC协议与传统网络MAC协议的区别  20-21
  3.2 无线传感器网络MAC协议能量浪费原因  21
  3.3 无线传感器网络主要MAC协议性能分析  21-38
    3.3.1 基于竞争的MAC协议  22-30
    3.3.2 基于时分复用的MAC协议  30-34
    3.3.3 混合MAC协议  34-36
    3.3.4 其它类型MAC协议  36-37
    3.3.5 不同类型MAC协议的比较  37-38
  3.4 无线传感器网络MAC协议研究热点和方向  38-40
第4章一种基于竞争的异步无线传感器网络MAC协议  40-63
  4.1 AAMAC设计  40-45
    4.1.1 周期框架  40-41
    4.1.2 工作状态转换  41-42
    4.1.3 数据的发送接收  42-44
    4.1.4 协议接口  44-45
  4.2 生命周期模型推导比较  45-48
  4.3 仿真分析比较  48-63
    4.3.1 NS2简介  48-50
    4.3.2 NS2网络环境建立  50-53
    4.3.3 AAMAC仿真伪代码  53-58
    4.3.4 仿真结果分析  58-63
第5章结束语  63-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
攻读硕士学位期间发表的论文目录  70

无线传感器网络MAC协议研究

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