基于S-MAC协议无线传感网络节能技术研究

【摘要】： 无线传感器网络是由大量集成了传感、数据收集、处理和无线通信功能的传感器节点构成的无线自组织网络,能量极为有限的特点决定了其MAC(Media Access Control)层协议的设计要以最小化能耗为首要目标。本文基于S-MAC(Sensor MAC)协议,研究了无线传感器网络中MAC层协议的节能策略,提出了节能高效的MAC层协议。 论文首先对典型的MAC层协议和节能机制进行了介绍,并详细分析了S-MAC的能量消耗和节能机制,指出了该协议中存在的问题。其次,以节能为目标,提出了PCMP-SMAC(Power Control Message Passing SMAC)协议,该协议采用消息分割和连续发送的策略,并结合“碰撞防止”策略,引入功率控制技术。通过在NS-2中进行网络模拟,结果表明该协议可减少网络能量的消耗。同时,根据事件驱动型无线传感器网络的特点,提出了事件驱动ED-SMAC(Event-Driven SMAC)协议,该协议定义了常规态和事件态两种网络状态,在常规态时采用原有的S-MAC协议,在事件态下引入跨层优化的构想,并给出了基于事件的动态成簇算法,仿真结果表明该协议改善了节点的节能性能和网络时延性能,提高了事件监测的可靠性。 【关键词】：无线传感网络 节能机制 S-MAC 事件驱动
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 无线传感器网络概述7-13
• 1.1.1 无线传感器网络的概念7
• 1.1.2 无线传感器网路的体系结构7-9
• 1.1.3 无线传感器网络的特点9-10
• 1.1.4 无线传感器网络的应用10-12
• 1.1.5 无线传感器网络的研究现状12-13
• 1.2 研究意义与内容13-14
• 1.3 本文的组织结构14-15
• 第二章 无线传感器网络MAC 层协议15-23
• 2.1 MAC 层协议概述15-16
• 2.2 典型的MAC 层协议16-19
• 2.2.1 基于调度的协议16-17
• 2.2.2 基于竞争的协议17-18
• 2.2.3 混合型协议18
• 2.2.4 跨层MAC 协议18-19
• 2.3 MAC 层协议节能机制研究19-21
• 2.3.1 MAC 层网络能量浪费的主要原因19
• 2.3.2 MAC 层协议的节能策略19-21
• 2.4 小结21-23
• 第三章 S-MAC 协议的分析和研究23-31
• 3.1 S-MAC 协议原理23-27
• 3.1.1 S-MAC 协议的概念23
• 3.1.2 S-MAC 协议采用的机制23-27
• 3.2 S-MAC 协议的能量消耗分析27-29
• 3.3 S-MAC 协议中存在的问题29
• 3.4 小结29-31
• 第四章 S-MAC 的改进协议31-45
• 4.1 典型的S-MAC 改进协议31-34
• 4.2 功率控制理论34-35
• 4.3 PCMP-SMAC 协议设计35-37
• 4.3.1 设计思想35
• 4.3.2 协议描述35-37
• 4.4 模拟实验和性能分析37-44
• 4.4.1 仿真工具介绍37-39
• 4.4.2 协议实现与模拟环境39-41
• 4.4.3 仿真结果分析41-44
• 4.5 小结44-45
• 第五章 基于事件驱动应用的MAC 层协议45-59
• 5.1 事件驱动型无线传感器网络概述45
• 5.2 典型的事件驱动型MAC 层协议45-48
• 5.3 ED-SMAC 协议设计48-51
• 5.3.1 设计思想48-49
• 5.3.2 协议描述49-51
• 5.4 模拟实验和性能分析51-57
• 5.4.1 协议仿真与模拟环境51-54
• 5.4.2 性能分析指标54-55
• 5.4.3 仿真结果分析55-57
• 5.5 小结57-59
• 第六章 工作总结与研究展望59-61
• 6.1 研究工作总结59-60
• 6.2 研究展望60-61
• 致谢61-63
• 参考文献63-69
• 攻读硕士学位期间的研究成果69-70

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