传感器网络通信协议研究

论文摘要

随着具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现，由这些微型传感器构成的分布式无线传感器网络引起了人们的极大关注。通信协议是无线传感器网络的底层基础，在传感器网络中具有重要地位。本文主要研究了传感器网络数据链路层的介质访问控制（medium access control，MAC）协议。 本文首先提出了无线传感器网络能量有效的MAC协议。该协议在节点间传输信息时，取消在每个数据信息包后发送的ACK包。该协议不仅可以减少能量消耗和通信时间，而且可以有效地降低丢包率。 本文提出了无线传感器网络并行MAC协议。该协议规定所有节点可以使用两个频率进行通信，以此减少邻居节点在通信时产生的冲突。该协议可以在不增加能量消耗的同时减少通信时间。 本文提出了无线传感器网络周期MAC协议。该协议将信道占用时间分为传输控制信息状态和传输数据信息状态，并通过周期性控制信道的状态减少空闲侦听，从而减少能量和时间的消耗。 最后本文通过理论分析和模拟实验对比了本文提出的三种MAC协议和S-MAC的性能。理论分析表明，本文提出的并行MAC协议与S-MAC协议能量消耗相近，但是在通信时间上明显低于S-MAC协议。实验结果表明，本文提出的能量有效的MAC协议和周期MAC协议能够有效地降低能量消耗，减少通信时间；

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 概述
• 1.1.1 无线传感器网络
• 1.1.2 无线传感器网络节点
• 1.2 传感器网络通信协议
• 1.2.1 MAC协议简介
• 1.2.2 MAC协议特点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的贡献
• 1.5 论文结构
• 第2章 无线传感器网络能量有效的MAC协议
• 2.1 概述
• 2.2 ES-MAC协议的设计
• 2.2.1 ACK信息包的分析
• 2.2.2 ES-MAC协议中信息包的设计及通信过程
• 2.2.3 ES-MAC协议中通信的特殊情况及丢包处理
• 2.3 ES-MAC协议的理论及模拟实验分析
• 2.3.1 ES-MAC协议的理论分析
• 2.3.2 ES-MAC协议的模拟实验分析及结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 无线传感器网络并行MAC协议
• 3.1 引言
• 3.2 P-MAC协议的设计
• 3.2.1 能量消耗的分析
• 3.2.2 P-MAC协议中信息包的设计及通信过程
• 3.2.3 P-MAC协议中通信的特殊情况
• 3.3 P-MAC协议的理论分析
• 3.3.I P-MAC协议的能量消耗理论分析
• 3.3.2 P-MAC协议的时间消耗理论分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 无线传感器网络周期 MAC协议
• 4.1 概述
• 4.2 C-MAC协议的设计
• 4.2.1 通信信道的分析
• 4.2.2 C-MAC协议中信息包的设计及通信过程
• 4.2.3 C-MAC协议中通信的特殊情况
• 4.3 C-MAC协议的理论及模拟实验分析
• 4.3.I C-MAC协议的理论分析
• 4.3.2 C-MAC协议的模拟实验分析及结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书