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无线传感器网络基于调度的MAC层协议的研究

作　者: 季炎
导　师: 张维勇
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络时隙调度 MAC协议 HBMA协议
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 127次
引　用: 3次
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内容摘要

无线传感器网络是一种由大量多跳的传感器节点构成的自组织网络,在环境保护、灾害监测和军事防御等领域有很大的应用潜力。在采用传统的分层网络体系结构下,MAC层协议在无线传感器网络的器网络协议栈中占据了重要位置,它决定了节点之间用什么样的方式获得、占有、释放信道进行通信。本文首先介绍了网络MAC协议功能和特点、获得信道的方式和解决冲突的机制。由于无线传感器网络分布式处理和节点能量受限的特点,无线传感器网络的MAC协议在实现MAC协议的基本功能的基础上,还要考虑到如何获得更长的节点寿命和网络生存期。通过引入几种基于竞争和调度的无线传感器网络MAC层协议,分析了如何减少空闲监听时间、避免冲突、减少串音等问题,以适应无线传感器网络的设计需要。由于基于调度的MAC协议具有获得信道时不会产生冲突,避免空闲监听的特点,很适合无线传感器网络节能要求。本文就BMA这种基于调度的协议进行了改进,BMA协议对信道的利用率有限,尤其是当少数节点需要大量传输数据的情况时,每个点的时隙分配不能适应数据传输的需要,也不能适应网络流量变化的情况。改进的BMA协议通过实时调整对节点的时隙分配,并采用簇内节点轮流占用信道的方式,以适应簇拓扑动态变化的需要,从而提高了信道的利用率,达到节省能量,延长网络生存期的效果。最后,把改进的协议应用到簇中,就不同簇之间的节点可能存在的冲突进行了分析,提出用通过退避机制来避免冲突,并从理论和模拟的角度对该方案进行了评估,传输的效率获得了较大的改善。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-11
第一章绪论  11-24
  1.1 引言  11
  1.2 WSN网络介绍  11-18
    1.2.1 WSN的特点  11-13
    1.2.2 WSN应用前景  13-14
    1.2.3 WSN的体系结构  14-18
  1.3 WSN的研究现状  18-23
    1.3.1 国内外的研究现状  18-19
    1.3.2 主要的热点问题  19-23
  1.4 论文研究的主要工作及论文组织结构  23-24
第二章 MAC协议的发展  24-35
  2.1 MAC层相关功能  24-25
  2.2 以太网 MAC协议  25-27
    2.2.1 CSMA/CD机制  25-26
    2.2.2 竞争冲突的解决方法  26-27
  2.3 WLAN的 MAC协议  27-34
    2.3.1 WLAN的新特点  27-29
    2.3.2 对 CSMA/CA的改进  29-32
    2.3.3 802.11协议  32-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章 WSN的 MAC协议分析  35-46
  3.1 WSN的 MAC协议的设计目标  35-36
  3.2 基于竞争的 MAC协议  36-42
    3.2.1 S-MAC协议  37-39
    3.2.2 T-MAC协议  39-42
  3.3 基于调度的 MAC协议  42-45
    3.3.1 E-TDMA  42-43
    3.3.2 BMA  43-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章 NS仿真平台  46-49
  4.1 仿真平台的选择  46-47
    4.1.1 NS仿真平台  46-47
    4.1.2 Openet  47
  4.2 NS仿真平台分析  47-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章基于调度的 BMA协议改进方案  49-59
  5.1 BMA协议的改进方案  49-54
    5.1.1 整体思路和设计框架  49-53
    5.1.2 相关理论分析  53-54
  5.2 HBMA协议模拟的体系结构  54-58
    5.2.1 代码接口  54-56
    5.2.2 改进协议模拟的整体框架  56-58
  5.3 本章小结  58-59
第六章总结和展望  59-60
参考文献  60-63
附录: 攻读硕士学位期间的科研、论文情况  63

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