论文摘要
近年来，随着传感器技术、微机电系统、网络和无线通信等技术的进步，出现了无线传感器网络技术。它被认为是影响人类日常生活的重要技术之一，引起了军事、商业、学术界的高度重视。目前，能量的供应问题是无线传感器网络中最重要的问题。本文就节能问题，结合DMD协议的时间调度思想，对S-MAC协议进行了改进，尽可能地减少了节点的空闲侦听时间，从而达到节能的目的。本文所做的具体工作如下：（1）通过分析传感器网络中MAC层的作用，阐述了进行MAC协议研究的意义和必要性。一个好的MAC协议可以较好地实现无线信道的共享，避免数据冲突，从而避免不必要的数据重传，节省能量。（2）对无线传感器网络中的MAC协议进行了分类分析。本文将MAC协议分为基于竞争的MAC协议、固定分配类的MAC协议和混合型的MAC协议。其中重点讨论了基于竞争的MAC协议，比如MD协议、S-MAC协议等。（3）通过对DMD和S-MAC协议的分析，提出了DMDS-MAC协议。DMD协议采用了一种特殊的时间调度方法，通过周期性的睡眠机制，使得节点的任务周期可以小到0.1％，大大节省了节点的能量。然而DMD协议没有很好的冲突避免机制，数据冲突严重。S-MAC协议也具有周期性睡眠机制，但与DMD协议的睡眠机制不同，它的任务周期不能太小。因为，S-MAC协议形成了虚拟簇，并且簇内节点要进行时隙分配。簇内节点越多，时隙分配需要的总时间就越长。然而，S-MAC协议具有较好的冲突避免、串音避免、消息传递以及流量自适应机制。能有效的避免数据冲突与重传，避免不必要的能量损失。本文把DMD协议的周期性睡眠机制引入到了S-MAC协议中，形成了DMDS-MAC协议。然后，从理论上分析了DMDS-MAC协议的性能，并与DMD和S-MAC协议进行了比较。得出结论：DMDS-MAC协议较S-MAC和DMD协议更加节省能量，但是会引入较大的延时。（4）本文使用NS2对DMDS-MAC协议进行了仿真，并将仿真结果与S-MAC协议进行了比较。得出结论：在节能方面DMDS-MAC表现突出。当节点密度较大时，DMDS-MAC协议与S-MAC协议具有相当地延时和吞吐量；当节点密度小时，DMDS-MAC协议的延时和吞吐量均不如S-MAC协议表现的出色。