无线传感器网络中的MAC算法研究

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无线传感器网络(WSN)与AdHoc网络有很大的相似之处,也是一个由大量传感器节点组成的,采用无线通信方式的、动态组网的、多跳的移动性对等网络。无线传感器网络同时也与AdHoc网络存在很大的差别。它是集成了检测、控制以及无线通信的网络系统。其自身显著的特点就是节点数目庞大且分布密集,节点的处理能力和能量十分有限,其首要设计目标并非像AdHoc网络那样首先考虑网络的吞吐量和服务质量。能源的高效使用才是无线传感器网络设计的首要目标。因此无线传感器网络在设计媒体接入控制(MAC)算法的时候,应当考虑到这些特点,才能设计出高性能的算法。传统的为AdHoc网络设计的MAC协议假设的终端通常是只注重考虑网络的公平性、实时性和网络吞吐量,很少考虑到节点能量有限。因此针对节能,很多学者对如何在MAC中节能进行了研究,但是这些算法没有考虑到节点的自身的剩余能量,这样会导致某些节点一直被作为路由节点在网络中承担转发数据的任务,以致过早的能量耗尽而死亡,从而导致网络的生存时间减少。同时节点之间的信息冗余度以及数据的QOS的综合考虑也是会影响整个网络的性能。 本文针对无线传感器网络能量有限,以数据为中心以及与应用相关等特点,对无线传感器的MAC技术做了研究,提出了新的算法。分别基于对节点剩余能量,节点之间信息的冗余度以及数据的QOS来设计了三种MAC协议,在保证网络吞吐量的同时,增大网络生存时间并保证特殊QOS要求的数据的服务质量。对算法进行了详细的描述,并对其性能进行了分析,最后进行了实验仿真,实验结果表明,本文所提出的算法确实提高了能量使用效率,提高了网络的性能。
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