免费论文：无线传感器网络分簇MAC协议研究与实现

无线传感器网络中的MAC协议规定无线信道的使用方式，在节点之间分配通信资源，对传感器网络的性能有较大影响。基于竞争的MAC协议常采用周期休眠方法节省能耗。但周期休眠会造成时延的增加，而能量较少的节点需要更多的保护，论文针对这个问题展开了以下研究工作。根据无线传感器网络能量有限的特点，从信道接入、能量管理、传输控制三方面考虑设计并实现基于竞争的周期休眠MAC协议：协议使用载波侦听/随机退避方式竞争接入信道；在调度方案控制下，协议以周期休眠的方式工作，从单节点的角度考虑节能；流量自适应和动态占空比调整机制减少了周期休眠带来的传输时延。周期休眠需要时间同步方法的支持，设计了分簇时间同步方法。该时间同步方法能有效控制网络中的簇个数及簇规模，减少边界节点数，降低控制开销，达到节省能耗，延长无线传感器网络生存期的目的，同时对减少多跳传输时延也有一定作用。无线传感器网络是以数据为中心的网络，而MAC层是通信的较低层，在这一层加入数据采集，能减少中间环节，提高数据采集效率，进一步节省能耗。设计并实现资源一致访问中间件，由MAC层为上层提供对本地和邻居节点的传感数据进行统一访问的服务。与S-MAC协议相比，分簇MAC协议降低了传输时延和控制开销，对耗能快的节点进行了保护，能延长网络生存期。有竞争单播情况下吞吐量可达208.66Bps，适应一般的低吞吐量传感器网络的数据传输要求。时间同步控制开销减少了35%，多跳传输时延减少了4%。资源一致访问中间件能快速完成传感器的识别和更新；向上提供了一套访问原语，能满足传感器数据采集应用需求。

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