事件驱动的无线传感器网络实时MAC协议研究

摘要

无线传感器网络（Wisreless Senasor Netwsorks,WSaNs）主要是由大我量廉我价的、微我小的，低功我率的传我感器节我点，以自组织和多跳的方式构成的无线网络组成，其中包括一个或多个计算中心。节点通过无线通信方式将采集、处理后的数据经由网络发送给观察者，被广泛应用在各方面，诸如：国防军事、环境监测、目标跟踪、反恐救灾、医疗卫生等等。其中很多应我用和人类的生我命安全密切相我关，因此对WSNs的实时性要求也越来越高。
　　在无我线传我感器网我络体我系结我构中，媒介访我问控我制（mwedium accaess control,MaAC）协我议处于网络协议底层，控制着无线信道使用方式和节点共享网络媒体接入，负责为节点分配信道资源，决定着网络吞吐量、时延、生存寿命等性能，可见MAC协议是实现无线传感器网络实时性传输的基础。因此，本文设计并实现了一个动态的事件驱动无线传感器网络实时MAC协议DEDR-MAC（Dynamic Event-Driven Real-time MAC），主要工作包括：
　　第一，本文提出了一种动态的事件驱动无线传感器网络实时MAC协议DEDR-MAC，该协议基于预约机制的思想，设计和实现了预约时隙分配算法和调度时隙动态调整算法。预约时隙分配算法根据当前网络的拓扑构建预约计划，用于节我点发我送预约请求，实现调度阶段时隙的预留，该算法构建的预约计划尽量让不冲突的传输能够并行发我送，减我少预约请求的传我输延时并且避我免了数据冲我突。调度时隙动态调整算法根据已有预约事件的信息，选择优先级最高的事件传输，有效降低了数据包的碰撞，动态调整调度阶段的时隙数目，减少节点的空闲监听时间，令空闲节点能够最大程度地处于睡眠状态，降低节点的能量消耗，保证了事件传输的实时性和完整性。
　　第二，本文采用NS2对DEDR-MAC协议进行了模拟。在简单介绍了NS2的原理和实现机制后，结合事件驱动无线传感器网络的固有特性，从节点之间的传输公平性、实时性、吞吐量和能量有效性四个方面分析和评价了DEDR-MAC协议的性能，并和典型的无线传感器网络协议进行了性能对比。实验结果表明，DEDR-MAC协议支持优先事件传输、降低了传输延时、具有较好的节点公平性、在降低能耗的情况下改进了信道的利用效率。

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中文摘要

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目录

第1章 绪论

1.1 研究的背景

1.2 研究意义

1.3 本文研究的内容

1.4 本文结构

第2章 无线传感器网络简介

2.1无线传感器网络概述

2.2 无线传感器网络的特征

2.3无线传感器网络应用

2.4 本章小结

第3章 无线传感器网络MAC协议综述

3.1无线传感器网络MAC协议分类

3.2事件驱动无线传感器网络的特点

3.3事件驱动无线传感器网络的MAC协议设计原则

3.4 本章小结

第4章 动态事件驱动的实时MAC协议

4.1 现有事件驱动无线传感器网络MAC协议的局限性

4.2 动态事件驱动的实时MAC协议

4.3 相关算法

4.4 突发状况

4.5相关数据包结构

4.6 本章小结

第5章 MAC协议的仿真实现

5.1仿真平台的选取

5.2仿真环境与参数设置

5.3 MAC协议性能分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与课题情况

攻读硕士期间发表论文及软件著作权情况

致谢

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