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抢占式SMAC协议研究

作　者: 查勇
导　师: 刘东林
学　校: 华东理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 介质访问控制协议 能源有效性 抢占式算法
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


无线传感器网络是一种综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息技术以及无线通信技术等的新兴交叉型学科。他能够满足实施监控、感知以及自动采集数据处理传输等方面需求。因此在军事、环境监测、农业生产、医疗技术等多方面有着广泛的应用前景,这些应用需求也会推动传感器网络的不断发展和创新。无线传感器网络的节点数量庞大、能量有限,因此传统的设计目标是有效地节约能源,提高网络生命周期。传统的SMAC协议由于其降低能量消耗的设计方法,造成网络的性能较差,应对网络拥塞的能力不足。本文首先较全面地介绍了当前主要的无线传感器网络MAC协议,并对这些协议之间的区别做了总结。然后重点研究了SMAC协议的性能特征以及不足之处。并且在一种较为新型的仿真工具Omnetpp上对SMAC进行的仿真。在总结SMAC协议的不足之后,本文提出了抢占式SMAC协议的改进方案。首先增加内部抢占机制,针对节点内部数据包优化,其次增加竞争窗口外部抢占机制以及竞争窗口同步机制。通过这两种机制提高了SMAC协议应对突发性网络拥塞的性能,提高实时性能。通过仿真结果表明,抢占式SMAC协议在数据时延、应对网络拥塞等方面有非常实用的改进。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 研究背景  9
  1.2 研究意义  9-10
  1.3 研究主要工作  10
  1.4 本文章节安排  10-12
第2章 无线传感器网络简介  12-17
  2.1 无线传感器网络协议体系结构  13
  2.2 无线传感器网络特点  13-15
    2.2.1 与传统无线自组织网络对比  13-14
    2.2.2 传感器网络节点能量特点  14-15
    2.2.3 无线传感器网络设计目标特点  15
  2.3 无线传感器网络研究的共性问题  15-16
  2.4 无线传感器网络应用  16
  2.5 本章小结  16-17
第3章 无线传感器网络MAC协议研究现状  17-24
  3.1 基于竞争的设计方法  17-19
    3.1.1 SMAC  17-18
    3.1.2 TMAC  18
    3.1.3 BMAC  18-19
  3.2 基于调度复用的MAC协议  19-20
    3.2.1 DEANA协议  20
    3.2.2 TRAMA协议  20
  3.3 混合型的MAC协议  20-22
    3.3.1 SMACS/EAR协议  21
    3.3.2 基于CDMA方式的信道分配协议  21-22
  3.4 MAC协议性能比较  22-23
  3.5 本章小结  23-24
第4章 SMAC协议以及仿真实现  24-33
  4.1 引言  24
  4.2 目的  24-25
  4.3 协议内容  25-26
  4.4 SMAC协议基于OMNETPP仿真实现  26-32
    4.4.1 仿真平台  26-27
    4.4.2 工作周期  27-28
    4.4.3 同步  28-29
    4.4.4 虚拟载波监听与碰撞避免  29-30
    4.4.5 CTS-RTS通信  30
    4.4.6 仿真  30-32
  4.5 本章小结  32-33
第5章 抢占式SMAC协议  33-50
  5.1 抢占式SMAC协议设计目的  33
  5.2 抢占式SMAC(PSMAC)算法原理  33-37
    5.2.1 内部抢占机制  34-36
    5.2.2 外部抢占以及竞争窗口同步机制  36-37
  5.3 PSMAC协议设计实现  37-41
    5.3.1 网络以及应用环境  37-38
    5.3.2 周期监听睡眠  38
    5.3.3 同步信息  38-39
    5.3.4 碰撞避免  39-40
    5.3.5 内部抢占  40-41
  5.4 仿真对比结果  41-49
    5.4.1 仿真拓扑结构  41-42
    5.4.2 时延性能对比  42-46
    5.4.3 功耗性能仿真  46-47
    5.4.4 丢包率仿真分析  47-49
  5.5 本章小结  49-50
第6章 全文总结以及展望  50-52
  6.1 全文内容总结  50
  6.2 下一步主要工作  50-52
参考文献  52-55
致谢  55

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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