简单星型WSN中MAC协议的研究与建模仿真

摘要

无线传感器网络能应用在军事、医疗、灾害预警、交通管制等许多方面，它是21世纪的新兴技术，具有巨大的开发潜力。目前各主要科技发达国家都在对它进行研究。无线传感器网络MAC协议的研究热点在于降低网络冲突，节省节点能耗。
　　 本文首先介绍基于OPNET的网络仿真机制，并从网络域、节点域、进程域依次建立简单WSN的模型。其次，本文对IEEE802.15.4标准中的CSMA/CA算法进行仿真，讨论了算法中参数BE对算法性能的影响。之后，介绍了RTS/CTS机制以及在此机制上实现的睡眠机制。最后，为了设计合适的MAC协议以减少简单星型网络中的冲突和空闲监听，本文采取了四个策略：为了适应无线传感器网络数据突发的特点，采取BE 值根据上次传输情况动态调整的CSMA/CA算法；采取基于门限的RTS/CTS机制，减少短帧传输中的所带来的额外负载；在长消息传输中，采取不均等分组来减少长消息传输中的冲突；在长消息传输中，采取睡眠机制来避免节点在空闲时的无效监听，同时通过合理安排节点唤醒顺序来减少长消息传输后的竞争冲突。
　　 在前文的研究基础之上，对上文提出的MAC协议的四个策略依次进行网络仿真，并对仿真结果进行分析,发现本文所提出的策略能降低网络冲突，减少节点无效监听。