能量有效的移动无线传感器网络MAC协议研究

摘要

无线传感器网络是一种特殊的自组织网络，具有广泛的应用前景。介质访问控制(MAC)协议是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一，其性能好坏直接关系到无线信道的利用效率和整个网络的性能。因此，研究适用于无线传感器网络的MAC协议具有重大的理论及实践意义。
　　 在一些实际应用环境当中，节点总是处在移动中，但现有的MAC协议大都是基于节点处在静止状态这一前提下设计的。而对于移动无线传感器网络而言，当节点移动到一个新的簇内时，它需要及时能量有效地适应相对应虚拟簇的监听/睡眠调度。本文针对移动无线传感器网络MAC协议进行研究和设计，在S-MAC协议的基础上，提出了一种能量有效的移动无线传感器网络的MAC协议(EM-MAC)。
　　 本文针对典型的无线传感器网络MAC协议做了分析对比以及其对移动性的支持程度分析研究，总结各自的不足之处，为研究适用于移动无线传感器网络的MAC协议奠定了基础。
　　 本文设计的EM-MAC协议，首先对同步包增加了新的区域，从而能够判断出节点的移动方案，然后采用能量有效地二次监听和灵活的调度自适应两个主要方法，并且利用在虚拟簇之间边界节点的调度信息，进而实现移动节点更有效的、更快速的监听/睡眠调度自适应。
　　 通过NS2仿真实验表明：在移动无线传感器网络中，EM-MAC协议比S-MAC协议在能量有效性、延迟、吞吐量性能方面有较好的提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.3 论文研究的内容及组织

第二章 无线传感器网络

2.1 无线传感器网络概述

2.1.1 无线传感器网络的定义及系统结构

2.1.2 无线传感器特点及性能指标

2.2 无线传感器网络协议体系结构

2.2.1 网络通信协议分层

2.2.2 传感器网络自组织管理技术

2.2.3 无线传感器网络的核心支撑技术

第三章 无线传感器网络MAC协议

3.1 无线传感器网络MAC协议概述

3.1.1 无线传感器网络MAC协议设计原则

3.1.2 无线传感器网络MAC协议分类

3.2 无线传感器网络MAC协议分析以及对移动性支持分析

3.2.1 基于竞争机制的MAC协议

3.2.2 基于调度的MAC协议

3.2.3 混合型MAC协议

3.3 典型的移动无线传感器网络协议分析

3.3.1 MS-MAC协议[13]

3.3.2 MOBMAC协议[31]

3.3.3 MMAC协议[14]

3.4 小结

第四章 移动无线传感器网络MAC协议设计

4.1 相关工作

4.2 EMMAC协议设计

4.2.1 同步包的设计

4.2.2 能量有效的二次监听

4.2.3 灵活的调度自适应

第五章 性能测试与评估

5.1 NS2介绍[33,34,35]

5.1.1 NS2的软件体系结构

5.1.2 NS2仿真原理

5.1.3 NS2网络模拟方法与过程

5.2 性能测试对比

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来展望

参考文献

致谢

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