无线传感器网络（WSN）中节能技术研究

摘要

本文以传感器网络中的节能技术为主线，在介绍了WSN的特点、应用和近年来研究进展等问题之后，对2002年后提出的18种节能MAC协议进行了总结，按照组织性这种较新的分类方法对协议进行分类，并分析了有代表性协议的特点。文章研究了在无线传感器网络中通过多跳通信链路来节能的技术，并具体比较了不同路由时所节省的能量。研究结果表明，使用多跳通信并不总是减少能量消耗。文章研究了部分相关数据的数据融合对分簇网络的影响。研究表明，在网络总能量消耗和网络寿命之间存在一个折中，即总能量消耗最小时网络寿命并不一定最大。

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论文说明：主题词

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第一章序论

1.1课题简介

1.1.1课题研究背景

1.1.2传感器网络发展

1.1.3论文研究的意义

1.2论文内容及结构安排

第二章无线传感器网络概述

2.1无线传感器网络体系结构

2.1.1无线传感器网络结构

2.1.2传感器节点的结构和能耗

2.2无线传感器网络的特征

2.2.1与现有无线网络的区别

2.2.2传感器节点的限制

2.3传感器网络的协议栈

2.3.1协议栈分层

2.4无线传感器网络的应用

2.4.1军事应用

2.4.2环境科学

2.4.3医疗健康

2.4.4建筑及城市管理

2.5传感器网络的研究进展

2.5.1军事领域的进展

2.5.2民用领域进展

2.5.3学术界进展

第三章传感器网络中节能MAC层协议的研究

3.1概述

3.2现有MAC协议的分类

3.2.1按照所用信道数划分

3.2.2按接收节点通知方式划分

3.2.3按节点组织性(Organization)划分

3.3随机接入(基于竞争)的MAC协议

3.3.1IEEE 802.11

3.3.2 Low Power Listening和Preamble Sampling

3.3.3WiseMAC

3.3.4 B-MAC

3.3.5Sift MAC协议

3.4按时隙接入的MAC协议

3.4.1S-MAC

3.4.2T-MAC

3.4.3 DMAC

3.5按帧接入的MAC协议

3.5.1 LMAC

3.5.2 BMA

3.6.3 TRAMA协议

3.6.4 IEEE802.15.4

3.7 MAC协议展望

第四章传感器网络中基于节点分布的多跳节能路由技术

4.1概述

4.1.1通信耗能模型

4.1.2能量消耗

4.2假设

4.3通信模型

4.3.1一维通信路径

4.3.2两边相等的三角形通信链路

4.3.3任意的三角形通信链路

4.3.4一般情况

4.4利用多跳通信节能的结论

第五章数据融合对分簇网络的影响

5.1网络系统的模型

5.1.1节点的特性和网络分簇

5.1.2模型中使用的路由协议

5.2转发数据时的能量消耗

5.3考虑数据相关性时网络的总能量消耗

5.3.1部分相关数据的理论分析

5.3.2网络总的能量消耗

5.4网络寿命分析

5.5分析与仿真

5.5.1网络寿命与节点的选为簇头节点概率p之间关系

5.5.2网络寿命与总能量消耗之间关系

5.6结论

第六章结束语

6.1全文总结

6.2进一步工作展望

参考文献

致谢