无线传感器网络SMAC协议的研究

摘要

无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)，是由大量随机分布在监测区域内的微型传感器节点组成，目的是协作的感知、采集和处理监测区域中的信息，然后通过无线通信方式发送给观察者。无线传感器网络被广泛应用于军事、商业、医疗、交通、环境监测等领域。
　　 本文介绍无线传感器网络的特点和应用。重点分析了介质访问控制协议MAC(MediumAccessControl)的研究现状和意义，针对MAC协议中的SMAC(sensor-MAC)协议，进行具体的研究，研究内容包括：主要能量消耗分析；通信流程概述，其中包括发送和接收流程以及节点在发送和接收过程中的MAC层状态转换；协议采用的主要机制。通过分析得出，SMAC协议作为一种典型的基于竞争的MAC协议，较好的满足了无线传感器网络对于低能耗的要求。
　　 本文基于SMAC协议，分析SMAC协议中的不足，提出了NSMAC(New-SMAC)协议。主要改进两个方面：一是退避算法采用的固定竞争窗口，造成竞争的不公平，采用MILD的退避算法，使得竞争信道更为公平。二是原SMAC协议的占空比采用默认固定值，不适应网络流量的动态变化，本文根据节点缓冲队列中数据包的平均增长速率，预测网络流量的变化，并且根据流量负载调整睡眠侦听周期的占空比值。
　　 最后通过NS2软件进行仿真验证，在同样的仿真条件下，NSMAC较SMAC的吞吐量和节省能量都有提高。