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无线传感器网络流量自适应低能耗TAEE-MAC协议研究

作　者: 高伟
导　师: 赵林亮
学　校: 东北大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 无线传感器网络 MAC协议 自适应 能量消耗
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 11次
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内容摘要


无线传感器网络是近年来信息技术领域的一个研究热点,它集成了无线通信、感知、嵌入式计算、网格计算等技术,是一种典型的无基础设施通信网络。无线传感器网络这门新兴的技术可广泛应用于环境监测、智能空间、医疗系统以及机器学习,它由许多分布式节点组成的多跳网络,这些节点通常由电池供电,共同协调完成某一任务。由于传感器节点能量有限,因此,传感器网络上运行的协议必须具备能量有效性以获得较长的生命周期。而媒质接入控制(MAC)子层是节点能量消耗的主要所在,因此,无线传感器网络设计的关键问题之一是媒质接入控制。本文提出了一种流量自适应的低能耗无线传感器网络MAC协议——TAEE-MAC协议,根据网络中节点连续竞争信道失败的次数,动态调节竞争窗口的大小,以适应网络的负载流量,从而减少节点数据传输的碰撞几率和由于碰撞导致的能量消耗。在此基础上提出的快速退避机制,当节点在退避过程中检测到媒质空闲了若干个连续时隙后,可认为没有其他节点与其竞争信道,此时,可以加速退避过程的进行,使退避定时器快速减少到零,开始传输数据,而无需等待整个退避时长。将退避阶段分为线性退避阶段和指数退避阶段,当网络负载流量很高时,采用一定的机制,以线性退避为主,目的是减少网络负载比较高时的碰撞冲突及数据包重传现象；当网络负载比较轻时,指数退避阶段占退避过程的主要部分,即网络负载小时,退避过程可以加速完成,减少空闲侦听所耗费的能量。传感器网络MAC协议设计最重要的目标就是减少能量消耗,为了最小化能量消耗,本文提出自适应占空比调整算法,根据节点的流量信息自适应的调整侦听/睡眠活动的时间,同时采用RTS包捎带SYNC控制包的方式,不仅减少了空闲侦听时间,而且减少了控制包的开销,节省了能量消耗。NS2仿真结果显示,TAEE-MAC协议的能量消耗低于S-MAC协议,满足传感器网络低能耗的设计需求,而且在网络流量小时,延时和吞吐量性能也超过了S-MAC协议。

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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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