无线传感器网络MAC协议的研究和设计

作     者：周丽敏 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田斌

授予年度：2007年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：无线传感器网络 媒体接入控制协议 休眠周期 交错调度 

摘      要：集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它是一种新型的无基础设施的无线网络,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络是一种新型的应用型网络,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和工业界的高度重视。 本文的主要内容是对无线传感器网络的媒体访问控制（Medium access control, MAC）协议的研究和设计。无线传感器网络节点数量庞大、单个节点能量极其有限,其MAC协议设计的首要目标是有效节约能量,延长网络生命周期。作者分析和比较了国外提出的几种针对无线传感器网络的MAC协议,并借鉴其中的优秀思想,提出一种基于S-MAC协议的周期休眠和DMAC协议的数据采集树和周期调度机制的低时延、低能耗、可扩展的MAC协议——SDMAC（Sensor Low Delay MAC）。SDMAC是一种基于竞争和时分复用混合型MAC协议。无线传感器网络中,通信模式主要是多个传感器节点向一个汇聚节点发送数据,所有传感器节点转发收到的数据,形成一个以汇聚节点为根节点的树形网络结构,成为数据采集树。 SDMAC协议将节点分为链路侦听模块和数据传输模块,链路侦听模块采用S-MAC的休眠机制来控制其数据传输模块的休眠和活动状态,以减少节点的侦听能量。其数据传输模块就是针对数据采集树结构,采用DMAC的交错调度机制来实现数据的时分复用的方式实现数据传输,解决休眠时延和不对称传输问题。经过理论推导和仿真测试,证明SDMAC协议基本达到了无线传感器网络MAC协议设计的要求。