無線傳感器網絡中基于預期信標幀的MAC協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網絡是由部署在目標區(qū)域內的大量廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信的方式形成的一個多跳自組織網絡，主要應用于對目標區(qū)域的監(jiān)測。
　　介質訪問控制（MAC）協(xié)議決定了無線信道的使用方式，負責為節(jié)點分配無線通信資源。MAC協(xié)議直接影響網絡的整體性能,因此是無線傳感器網絡的一個重要研究內容。無線傳感器網絡中MAC協(xié)議的首要問題是節(jié)能，因此，通常采用低能耗的占空比工作模式。節(jié)點在占空比模式下有兩個狀態(tài)：活動和休眠。在PW-MAC

2、中接收方通過發(fā)送信標幀的方式廣播自身的工作狀態(tài)，節(jié)點在發(fā)送數據前能夠預測對方的信標幀，極大的降低了節(jié)點的占空比。
　　本文首先對基于預期信標幀模式的PW-MAC協(xié)議的工作原理進行詳細分析，并在TinyOS操作系統(tǒng)中基于MLA架構設計與實現(xiàn)PW-MAC協(xié)議。針對PW-MAC在批量數據傳輸時耗能大的問題，提出改進的PW-MAC協(xié)議BDPW-MAC。BDPW-MAC協(xié)議通過在批量數據傳輸前使用信道預約機制，有效避免了數據包碰撞問題、節(jié)點

3、競爭時空閑監(jiān)聽導致的能耗問題及數據退避造成的網絡延遲問題。仿真結果表明， BDPW-MAC協(xié)議在網絡能耗、數據匯聚完成時間、投遞率三方面的性能都優(yōu)于PW-MAC協(xié)議。
　　進一步考慮到網絡拓撲與無線鏈路質量會受到環(huán)境等因素的影響，導致通信質量下降，而鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)及鏈路質量估計在保證通信鏈路的穩(wěn)定方面有非常重要的作用。本文利用BDPW-MAC中的廣播信標幀，實現(xiàn)了鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)機制以及鏈路質量估計機制，使之成為具有MAC、鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)與鏈路