无线传感器网络中基于CSMA/CA的MAC协议研究与实现

摘要

随着现代网络、微机电系统、无线通信和传感器技术等科技的进步,无线传感器网络这一具有现代意义技术也随之产生并发展了起来。无线传感器网络是通过无线通信的方式形成的自组织网络系统,这个网络系统由大量微型传感器节点组成,这些节点部署在相关的检测区域内。该系统的主要工作工作原理是采集网络覆盖区域中感知对象的信息,并通过协作的方式感知和处理这些信息,并向观察者发送。
　　限于其构造设计的特点,传感器网络的节点是通过电池来供应能量的,因此节点的存储、计算等方面的能力非常的有限,根据网络本身的特点来说,在该领域内的研究的热点也比较多。本文主要是对无线传感器网络中的MAC协议进行了研究分析,本文首先介绍了在无线传感器网络MAC协议的研究进程,此外还介绍了几种比较典型的MAC协议。并选择了基于CSMA/CA机制的MAC协议进行研究。
　　CSMA/CA机制的MAC协议作为一种基于竞争机制的协议。在避免冲突,节省能量方面有着比较好的性能。退避算法作为协议的一部分,它在提高网络吞吐量、减少碰撞等方面有着非常重要的作用。对基于CSMA/CA机制的MAC协议,本论文使用OMNeT++仿真工具进行了仿真研究,并对二进制指数退避算法进行了分析和改进。通过仿真,从网络延迟、网络生存周期和吞吐量三个方面对协议进行了分析、比较。在一定的网络规模情况下,通过改进后的协议在吞吐量、网络延迟、网络生存周期三个方面也都得到了一定程度的改善。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 无线传感器网络的应用

1.4 研究意义和目的

1.5 论文的内容和组织结构

第2章 无线传感器网络概述

2.1 无线传感器网络的基本概念

2.2 无线传感器网络的特点

2.3 无线传感器网络的关键技术

2.4 无线传感器网络的发展趋势

2.5 本章小结

第3章 基于CSMA/CA的MAC协议研究与仿真验证

3.1 影响MAC 协议的主要因素

3.2 无线传感器网络MAC 协议的分类及概述

3.3 CSMA/CA概述以及其规则下的工作方式

3.4 退避算法

3.5 OMNeT++仿真软件

3.6 具体仿真实现过程

3.7 仿真结果及分析

3.8 本章小结

第4章 基于CSMA/CA的MAC协议实现

4.1 硬件平台

4.2 TinyOS 操作系统

4.3 CSMA/CA 的软件实现方案

4.4 nesC 语言

4.5 CSMA/CA 的实现

4.6 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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