| 【中文题名】 | 无线传感器网络降低功耗的MAC层协议的设计与实现 |
| 【英文题名】 | Design and Simulations of MAC Protocols to Reduce Energy Consumption in Wireless Sensor Network |
| 【学科专业】 | 信号与信息处理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 无线传感器网络,S-MAC协议,调度,同步,冲突,RTSCTS |
| 【英关键词】 | Wireless Sensor Network （WSN）,S-MAC protocol,schedule,synchronization,collision,RTS/CTS, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线通信>移动通信>> |
| 【论文摘要】 |
近年来无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)技术不断发展，其应用范围也不断扩大。然而，传感器节点能量消耗的问题成了影响节点寿命和网络性能的关键因素。如果有传感器节点的能量消耗殆尽，就有可能影响到网络的覆盖、通信路由、网络的连通性，降低网络的性能。在WSN中，媒体接入控制(Medium Access Control，MAC)协议决定了如何在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，是影响无线传感器网络能量效率的重要方面。因此，本论文的目的就是要在MAC层寻求可以降低传感器节点功耗的方法。
本文在介绍WSN的基本原理的基础上，着重分析了现有的一些MAC层协议，详细探讨了其中比较有代表性的S-MAC协议。经研究发现，S-MAC协议中有两个比较明显的缺陷。一是边界节点问题，S-MAC无法实现调度表的全网同步，只能形成多个在局部范围内同步的簇，簇间的边界节点相对于内部节点能量消耗要快，很有可能先死去，这样可能影响网络的连通性。二是冲突避免机制，S-MAC采用了基于RTS／CTS帧的冲突避免机制，这种机制既存在着较大的协议开销，又可能造成RTS／CTS帧与其他信号帧的新的冲... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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ABSTRACT |
6-10 |
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第一章 绪论 |
10-18 |
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1.1 无线传感器网络简介 |
10-16 |
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1.1.1 无线传感器网络的结构 |
11 |
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1.1.2 传感器节点 |
11-12 |
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1.1.3 传感器网络的通信体系结构 |
12-14 |
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1.1.4 无线传感器网络的应用 |
14-16 |
|
1.2 无线传感器网络面临的问题 |
16 |
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1.3 研究目的 |
16-17 |
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1.4 论文结构与安排 |
17-18 |
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第二章 无线传感器网络中的MAC协议 |
18-30 |
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2.1 无线网络MAC协议简介 |
18-21 |
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2.1.1 无线网络MAC协议分类 |
18-19 |
|
2.1.2 WSN的MAC协议中的能量消耗 |
19-21 |
|
2.2 S-MAC协议及其现有改进协议 |
21-25 |
|
2.2.1 S-MAC协议 |
21-24 |
|
2.2.2 S-MAC的时延改进协议 |
24 |
|
2.2.3 S-MAC时延吞吐量改进协议 |
24 |
|
2.2.4 S-MAC的调度维护机制改进协议 |
24-25 |
|
2.3 其他MAC协议 |
25-30 |
|
2.3.1 WiseMAC协议 |
25-26 |
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2.3.2 SyncWUF协议 |
26-27 |
|
2.3.3 SCP-MAC协议 |
27-28 |
|
2.3.4 LEACH协议 |
28-30 |
|
第三章 同步的S-MAC(SS-MAC)协议 |
30-42 |
|
3.1 方案的提出 |
30-35 |
|
3.1.1 边界节点问题 |
30-31 |
|
3.1.2 改进思路 |
31-33 |
|
3.1.3 SS-MAC协议 |
33-35 |
|
3.2 仿真实现 |
35-38 |
|
3.2.1 SS-MAC代码实现 |
35-37 |
|
3.2.2 仿真模型 |
37 |
|
3.2.3 仿真参数 |
37-38 |
|
3.3 仿真结果 |
38-40 |
|
3.3.1 剩余能量分析 |
38-39 |
|
3.3.2 时延性能分析 |
39 |
|
3.3.3 可扩展性分析 |
39-40 |
|
3.4 讨论 |
40-42 |
|
3.4.1 方案对网络环境的适应 |
40-41 |
|
3.4.2 时延性能讨论 |
41 |
|
3.4.3 小结 |
41-42 |
|
第四章 基于位置的MAC(P-MAC)协议 |
42-60 |
|
4.1 方案的提出 |
42-48 |
|
4.1.1 隐藏终端问题 |
42-43 |
|
4.1.2 现有的冲突解决方法 |
43-46 |
|
4.1.3 安全传输范围 |
46-48 |
|
4.2 P-MAC协议及代码实现 |
48-53 |
|
4.2.1 P-MAC协议 |
48-49 |
|
4.2.2 相关的包类型声明 |
49-50 |
|
4.2.3 相关控制函数 |
50 |
|
4.2.4 对pmac默认参数的初始化 |
50-51 |
|
4.2.5 对pmac的修改 |
51-52 |
|
4.2.6 三个重要的门限值 |
52-53 |
|
4.3 仿真及结果 |
53-58 |
|
4.3.1 仿真模型 |
53-54 |
|
4.3.2 端到端包到达率 |
54-55 |
|
4.3.3 MAC层时延 |
55-56 |
|
4.3.4 节点的能量消耗 |
56-58 |
|
4.4 讨论 |
58-60 |
|
4.4.1 缩小邻居范围对网络拓扑的影响 |
58-59 |
|
4.4.2 小结 |
59-60 |
|
第五章 总结与未来工作 |
60-62 |
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5.1 总结 |
60 |
|
5.2 未来工作 |
60-62 |
|
参考文献 |
62-64 |
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附录 NS简介 |
64-66 |
|
致谢 |
66-67 |
|
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
67 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385993 |
