基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡中多信道MAC機制的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由大量的傳感器節(jié)點組成，傳感網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)量上達成千上萬。傳感器節(jié)點主要通過無線通信方式組成多跳自組織網(wǎng)絡來完成對環(huán)境的監(jiān)視，控制和數(shù)據(jù)采集等任務。由于傳感器節(jié)點個數(shù)多，分布區(qū)域廣，部署環(huán)境嚴酷，攜帶電池能量有限，且更換電池困難，因此在不影響功能的前提下，高效的控制能耗，最大化網(wǎng)絡生命周期是WSN(無線傳感器網(wǎng)絡)網(wǎng)絡協(xié)議設計面臨的主要問題。在WSN的運行過程中，能耗主要來自處理單元，傳感單元，通信單元，其中通信單元的能耗

2、遠高于其它單元。因此，降低能耗首先就要從通信單元入手，而MAC協(xié)議又直接控制著通信模塊，因此通信單元的能耗控制就主要是由媒體接入控制(Media Access Control，MAC)協(xié)議制約，研究MAC機制對于提高無線傳感器網(wǎng)絡性能有著直接的作用。
　　 近年來，作為新興起的IEEE802.15.4/ZigBee無線標準已被廣泛地應用于無線傳感器網(wǎng)絡中。在該協(xié)議的PHY層及ZigBee芯片都可以支持3個頻段和多達27個信道，但

3、是在MAC層卻還是只支持單信道，這一現(xiàn)狀表明ZigBee中物理層的多信道資源沒有得到合理的利用。再加上在面對單信道帶來的干擾，碰撞重傳等一些列問題的情況下，多信道MAC機制的提出變得越來越迫切和有價值。
　　 論文選擇新興起的IEEE802.15.4/ZigBee無線標準作為研究基礎，在這個協(xié)議標準基礎上提出了多信道MAC機制。論文主要從信道分配和接入機制兩方面來對多信道MAC協(xié)議進行研究和設計。首先在多信道分配中主要考慮現(xiàn)存的

4、信道干擾和隱終端等一系列問題，然后結(jié)合現(xiàn)有幾種典型的多信道分配算法提出了一種基于信道預留機制和優(yōu)先級的多信道分配方案。重點是詳細地設計了這種多信道的分配機制，論證分析這一分配機制能夠徹底解決單信道中的隱終端問題并且可以解決相鄰信道帶來的干擾問題。其次，在接入機制中先建立信道吞吐量，時延，丟包率等相關的數(shù)學模型，分析它們的影響因素，根據(jù)分析結(jié)果提出自適應的接入機制。最后還設計了與該多信道方案相關的分簇的拓撲結(jié)構(gòu)，相關的信道分配的通信原語，