无线传感器网络MAC协议研究与实现

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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是近年来得到迅速发展和普遍重视的新型无线网络技术,被广泛的应用在军事,商业,医疗,环境等领域。   在无线传感器网络中,由于传感器节点受到廉价性的限制,可利用的资源非常有限,因此如何有效的使用无线通信信道,媒体访问控制(MAC)协议显得非常重要,对整个网络的性能有很大的影响。传统无线网络的MAC协议无法满足WSN的要求,不能直接使用。针对无线传感器网络中MAC协议的研究一直是人们关注的要点,具有非常重要的研究意义。   本文首先介绍了无线传感器网络的体系结构,已有的MAC层协议以及MAC协议的设计重点,讨论了无线传感器网络的主要能量消耗和性能指标。接着在SMAC基础上设计了适合特定应用环境的无线传感器网络MAC协议,通过调整原有SMAC协议中一个时间周期的长度,动态的调整节点的占空比,从而减少延迟,避免由于流量过大造成网络堵塞。并且提出了一种新的时间表选择方法,有效解决了部分节点由于遵守多个时间表的唤醒时间而先死的问题,延长了整个网络的生存时间。   最后,本文使用NS2网络模拟平台对所设计的MAC协议进行了具体实现。研究结果表明,本文在改进SMAC基础上设计的协议较之原SMAC协议,在能量节省、平均吞吐量、时延及网络生存时间方面具有一定的性能改善,这对于网络通信协议的进一步研究具有较强的实用价值。
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