基于事件驅動的WSN自適應MAC協議研究.pdf

1、WSNs是由不限數量的一系列微型傳感器節(jié)點所組成的一種無線自組織網絡，這些節(jié)點具有搜集數據，處理數據，傳輸數據等功能，被部署在指定區(qū)域內工作。由于其組網靈活、動態(tài)拓撲性強、不需要固定基礎設施支持、成本低等特點被廣泛用于軍工行業(yè)，農業(yè)生產，工業(yè)監(jiān)控，智能家居，交通管理等領域。傳感器節(jié)點是由內置于硬件中的微型電池來維持其能量消耗，所以能攜帶的能量非常少。WSNs可能會被布設在一些對人體有害的場景中，因而人為更換能源存在困難。因此，通過設計使

2、能量能夠高效率使用的各層次協議來降低節(jié)點能量消耗、增加網絡的壽命已成為WSNs研究中意義重大的一環(huán)。
　　本文針對 WSNs能量消耗有限的特點，研究了基于事件驅動和 Quorum的WSNs自適應調度機制，主要創(chuàng)新性工作如下:
　　（1）通過研究基于競爭和基于固定分配的WSNs中不同MAC協議的優(yōu)缺點，設計了保留兩者優(yōu)點并削弱其缺點的混合型方法。節(jié)點使用隨機訪問方式獲取信道的使用權，同時引入Grid Quorum系統(tǒng)，減少同時

3、競爭信道的節(jié)點數目，以此減少發(fā)送失敗的概率；然后通過合理調整Grid Quorum的循環(huán)長度，解決固定占空比所帶來的缺點。
　?。?）針對使用異步傳輸的傳感器節(jié)點因為間歇性休眠造成的鄰居發(fā)現困難的問題。結合現有的異步傳輸方法的優(yōu)缺點，提出了結合中國剩余定理的質數序列Grid Quorum來分配時隙。利用質數網絡的非空交叉性，保證網絡能夠進行數據交付。
　?。?）針對其他WSNs中所設計的信道獲取方法，控制信息過多導致能耗增加

4、以及信道利用率過低的情況，創(chuàng)新性的使用了新型的 CCA，對 MAC協議中字段數據結構進行合理的設置，最后根據簇頭節(jié)點和普通節(jié)點的特點，設計出了快速休眠機制和貪婪模式達到高效使用能量的結果。
　　本文綜合考慮基于隨機訪問和基于固定分配的MAC協議的優(yōu)缺點，提出一種新型的混合型MAC協議，通過引入Quorum系統(tǒng)，提出自適應網絡負載的方法，最后通過改進后的CCA完成異步鄰居發(fā)現，結合對幀結構和數據結構的設計，并對普通節(jié)點和簇頭節(jié)點分別