论文摘要
集成了传感器、微机电系统和网络三大技术的传感器网络作为一项新型的信息采集和处理技术,日益受到国内外的高度重视,在军事、环境监测、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域具有广阔的应用前景。传感器网络的数据采集方式因具体需要不同而有多种方式,在事件驱动型无线传感器网络中只有当监测到事件时才开始采集数据并发送到汇聚节点,即只把有价值的信息传送给汇聚节点,这样既满足了监测的需要又节省了能量。由于传感器节点主要由干电池供电,一旦能量用尽就不便对其充电或更换电池,这使得能量受限成了无线传感器网络的一个重要特性,因此,如何有效地使用有限的能源是无线传感器网络的一项核心技术。本文主要为延长网络生存期而进行研究,主要内容如下:首先,分析了对网络能量消耗有重要影响的无线传感器网络MAC层协议。先分析了网络的能量消耗情况及造成能量消耗的主要原因,提出MAC层协议的研究领域存在的问题和挑战,以及MAC协议的设计目标。然后将已有的MAC协议分成了三类:基于竞争类,无冲突类和混合类。其次,分别选出每类中典型的协议（S-MAC、DMAC和SMCS/EAR）进行了简要分析,并使用网络仿真器ns-2仿真了S-MAC协议和DMAC协议。对MAC层和路由协议的跨层设计进行了研究,对比了CSMA MAC协议分别和实时搜寻（LRTA）、被约束的洪泛（CF）以及传感器驱动关注能量的蚂蚁路由（SC）结合时的性能,使用能量消耗、延迟和传输成功率三个性能指标来对比其性能。最后,本文对事件驱动型无线传感器网络进行了研究。使用了简单的CSMA机制和定向路由的结合,从网络结构及合理分布冗余节点的角度提出了延长事件驱动型无线传感器网络生存期的能量管理策略。将监测区域的无线传感网络划分成基于正六边形网格的分层结构网络,各层网格内的冗余节点数按最优分布条件由内层向外层依次递减,仿真计算了不同层数和不同突发事件出现概率（ρ）值的网络生存周期,并与传感器节点相同但按泊松分布和均匀分布的网络进行了比较,结果表明本文的方法有效的延长了网络的生存期。