无线传感器网络动态节能接入协议研究

【摘要】： 传感器、微机电系统(MEMS)、嵌入式计算、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了无线传感器网络的产生和发展。由于其广泛的应用前景，无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，成为当今研究的热点。 信道接入控制(MAC)协议是无线传感器网络的重要支撑之一。为了使移动节点与无线传感器网络及时建立、维持或释放连接，并且消耗较少能量，提出一种动态、节能的信道接入控制协议DEE-MAC。该协议以一种新颖的方式在TDMA的基础上叠加了动态分簇和优先级竞争簇头机制。基于时分多址(TDMA)机制使节点在空闲时隙能够及时进入睡眠，大大减少了由空闲侦听引起的能耗；采用分簇算法使所有传感器节点动态集群，形成众多簇，节点可以自由地加入或退出该簇，适应了网络拓扑结构的变化并降低了网络延迟；引入簇头竞争机制均衡了每个传感器节点的能耗，延长了网络的生命周期。 该协议适用于移动和静止场景，有较高的信道利用率，在节省能量的同时也提供合理的服务质量(Quality of Service，QoS)。利用OPNET网络仿真工具将DEE-MAC协议与SMAC协议作比较，结果表明，在有移动节点加入时，新的算法DEE-MAC在数据吞吐量、延时以及丢包率方面比SMAC协议都有明显改善。 【关键词】：无线传感器网络 MAC协议 TDMA协议 DEE-MAC协议
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 课题来源及背景8-9
• 1.3 研究目的和意义9
• 1.4 研究内容和主要工作9-12
• 第二章 无线传感器网络简介12-18
• 2.1 无线传感器网络体系结构12-14
• 2.1.1 传感器网络结构12
• 2.1.2 传感器节点12-13
• 2.1.3 通信协议栈13-14
• 2.2 无线传感器网络应用14-15
• 2.2.1 军事领域14
• 2.2.2 环境科学14
• 2.2.3 医疗护理14-15
• 2.2.4 空间探索15
• 2.2.5 其他商业应用15
• 2.3 无线传感器网络的特点和挑战15-18
• 第三章 无线传感器网络 MAC协议18-26
• 3.1 无线传感器网络 MAC协议的设计18-20
• 3.1.1 MAC协议设计的主要性能指标18-19
• 3.1.2 MAC协议中的能源有效性分析19-20
• 3.2 MAC协议的分类和描述20-24
• 3.2.1 固定分配类 MAC层协议20-22
• 3.2.2 以竞争为基础的 MAC协议22-24
• 3.3 节能 MAC协议研究的发展趋势及面临的挑战24-26
• 3.3.1 发展趋势24-25
• 3.3.2 面临的挑战25-26
• 第四章 无线传感器网络动态节能接入协议的设计与实现26-38
• 4.1 动态 MAC协议设计目标26-27
• 4.2 几种典型支持移动节点的无线网络27-29
• 4.2.1 蜂窝网络27
• 4.2.2 MANET网络27-28
• 4.2.3 WSN网络28-29
• 4.3 无线传输29-31
• 4.3.1 无线传输基本原理29-30
• 4.3.2 和发射距离相关的能量损耗计算30-31
• 4.4 动态节能接入协议 DEE-MAC31-37
• 4.4.1 通信组件栈设计31-32
• 4.4.2 移动性处理32-34
• 4.4.3 帧结构34-35
• 4.4.4 簇形成阶段35-36
• 4.4.5 传输阶段36-37
• 4.5 本章小结37-38
• 第五章 仿真及结果38-62
• 5.1 OPNET仿真工具概述38-43
• 5.1.1 OPNET产品介绍38
• 5.1.2 系统层次化建模方法38-40
• 5.1.3 基于包的通信40-43
• 5.2 仿真设定43-47
• 5.2.1 业务负载设定43
• 5.2.2 无线环境设定43-47
• 5.2.3 网络拓扑设定47
• 5.3 仿真模型的建立47-56
• 5.3.1 网络拓扑模型47-48
• 5.3.2 节点模型的建立48-49
• 5.3.3 进程模型的建立49-56
• 5.4 协议性能的分析56-59
• 5.5 本章小结59-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 工作总结62
• 6.2 未来展望62-64
• 参考文献64-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66-68
• 致谢68

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

无线传感器网络拓扑优化研究    马斌;周小佳;

无线传感器网络S-MAC协议的时延控制    施海健;张海滨;钱良;宋文涛;

基于无线传感器网络SPIN协议的一种改进方案    任秀丽;李政;

一种带有自维护功能的无线传感器网络聚类算法    姜国彬;张世永;钟亦平;

无线传感器网络拓扑控制分析    刘强;卢东昕;张焕水;那成亮;

传感器网络中以数据为中心的路由协议    刘春余;

无线传感器网络技术发展现状    孙亭;杨永田;李立宏;

无线传感器网络关键性问题的研究    李永琴;

无线传感器网络节点定位机制研究    章浩;李萍萍;张西良;

无线传感器网络在军队指挥自动化建设中的应用    张来潮;吴广恩;李德龙;

基于无线传感器网络的室内定位系统    郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;

基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究    徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;

无线传感器网络的滚动时域状态估计方法    骆吉安;柴利;

无线传感器网络中基于预测的Top-k监测(英文)    曹芳菲;何文麟;陈红;

基于无线传感器网络的普适计算研究    龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;

一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术    刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;

一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统    马礼;唐长茂;

无线传感器网络物理层协议的研究现状    梁(韦华);于海斌;

基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究    袁蕊;

利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力    温雅路

国内外物联网技术研究进展    赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤

科学准确地认识物联网    本报记者 姚传富

无线传感器网络技术专利分析    美国专利律师 谭文晔　薛之扬

理智部署无线传感网    沈建苗　编译

无线传感器网络观测平台投入应用    卞 辑

无线传感器网络改变未来世界    本报记者 赵建国

无线传感器网络供电获新援    

让无线传感器网络走入生活    罗清岳

以无线传感器网络打造智能化城市    记者 陆成钢　通讯员 尚晓天

无线传感器网络隐私保护关键技术研究    赵宝康

基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究    姜宇

无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合    周彦

无线传感器网络中目标覆盖的研究    谷雨

无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究    马永波

无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究    罗丹彦

无线传感器网络能量有效安全路由协议研究    毕嘉娜

多媒体无线传感器网络中若干算法研究    李哲涛

无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究    李玉凯

基于无线传感器网络的定位和跟踪算法研究    丁英强

基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计    蔡殷

基于无线传感器网络的导航系统设计与实现    黄衍玺

基于北斗系统的无线传感器网络目标定位算法研究    张涛

无线传感器网络目标优化覆盖的研究    唐健华

无线传感器网络覆盖算法研究    杨凤伟

无线传感器网络中基于压缩感知技术的数据压缩方法研究    龚静

无线传感器网络在农田温湿度信息采集中的构建与应用    孙艳红

无线传感器网络在蔬菜大棚环境监测中的应用研究    张滢

无线传感器网络安全支持技术的研究    王帆

基于无线传感器网络的振动信号采集系统研究    张承海