一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混合MAC協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、和分布式信息處理技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，是一個(gè)新興的交叉研究領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進(jìn)行處理，從而獲取詳盡而準(zhǔn)確的信息。 高效的MAC協(xié)議是保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)作，高效通信的關(guān)鍵。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線信道分配機(jī)制主要有隨機(jī)競爭機(jī)制、TDMA機(jī)制、FDMA機(jī)制以及CDMA機(jī)制。基于隨機(jī)競爭

2、的MAC協(xié)議存在空閑偵聽和數(shù)據(jù)碰撞等能耗問題；基于TDMA的MAC協(xié)議則存在時(shí)間同步和擴(kuò)展性差問題；基于FDMA和CDMA的MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，傳感器節(jié)點(diǎn)需要較高的處理能力。因此將多種機(jī)制優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)一種基于分簇的TDMA/CSMA混合MAC協(xié)議，從而達(dá)到最大的應(yīng)用性能。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究成為一個(gè)發(fā)展趨勢。本文提出一種基于分簇的TDMA/CSMA混合MAC協(xié)議，該協(xié)議簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)利用TDMA機(jī)制實(shí)現(xiàn)信道分配，避免碰撞串?dāng)_問題

3、，從而達(dá)到低延遲快速上傳數(shù)據(jù)；簇頭節(jié)點(diǎn)則采用CSMA機(jī)制，避免多跳同步問題，增強(qiáng)可擴(kuò)展性；同時(shí)，針對底層安全提出了一種可預(yù)警的攻擊應(yīng)對機(jī)制，正確快速識別攻擊行為。 本文采用了一種層次化、組件自治的仿真平臺-J-Sim，對該平臺下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)組件進(jìn)行了擴(kuò)展。針對MAC協(xié)議的能量有效性和底層可能遭受的攻擊行為，進(jìn)行了一系列的仿真實(shí)驗(yàn)，輸出了相關(guān)的能耗圖。通過與其它MAC能耗仿真結(jié)果對比和底層攻擊仿真結(jié)果分析，我們得出該協(xié)議有