基于NS2无线传感器网络MAC协议的分析及改进.doc

基于NS2无线传感器网络MAC协议的分析及改进
摘要无线传感器网络(WSN)被称为全球未来的三大高科技产业之一,被广泛应用于军事、医疗、环保等方面。介质访问控制(MAC)协议决定了无线通信信道的使用方式,由于无线传感器网络有自己的特性,传统的无线网络MAC协议不能直接应用于无线传感器网络,所以设计良好的MAC协议以减少网络的能量消耗和数据延迟成无线传感器网络亟待解决的问题。研究WSN的MAC协议要考虑到其能量效率问题,本文针对现有的MAC协议进行比较分析,提出了一种低时延低能耗的DMAC协议改进方法。通过对DMAC数据采集树算法的分析,对其数据传输方式进行研究,针对其负载不均衡,提出一种消息节点睡眠机制和退避策略,然后通过在NS2平台上的仿真,可发现对能量消耗和网络延迟有部分改善。
关键词无线传感器网络,介质访问控制协议,能量效率,NS2
ABSTRACT
Wireless works(WSN) is one of the three high-tech industries of the world in the future. It is widely used in many fields such as military affairs, medical care, environmental protection. Medium access control(MAC) protocol directly controls the way of nodes using the wireless channel, Because of the wireless work's distinct characteristics, the MAC protocol used in traditional works can't be used in wireless works directly, so design MAC protocols to reduce energy consumption and latency es an urgent problem in wireless works. To study wireless works must think about its energy
efficient. Based on pares and analysis in the existing MAC, an improved low-latency and energy efficient DMAC protocol was proposed. With the analysis of data gathering tree of DMAC and the research of its data transmission, a node sleep scheduling mechanism and retreats strategy is proposed according to its imbalance load. With the simulation in the simulation environment of NS2, an improved low-latency and energy efficient could be found.
Key Words: WSN, MAC, Energy efficient, NS2
目录
1. 绪论 1
研究背景与研究意义 1
研究内容 2
2. MAC协议的原理及分析 4
MAC协议原理 4
无线传感器网络结构 4
MAC协议设计问题 5
MAC协议理论分析 6
基于竞争的MAC协议分析 7
基于调度算法的MAC协议分析 8
其它MAC协议分析 10
MAC协议比较 10
MAC协议改进可行性分析 11
11
采集树分析 12
3. 仿真实验及协议改进 13
仿真环境搭建 13
MAC协议改进 15
NS2网络仿真 17
参数设置 18
协议的实现 20
总结 26
参考文献 28
致谢 29
绪论
研究背景与研究意义
近年来,随着半导体技术、通信技术、微系统技术和计算机技术的快速发展,无线传感器网络(Wireless works,WSN) [1]技术在世界范围内引起了人们的关注,它被广泛地应用于军事,医疗,工业,环保等各个领域,被称为影响人类未来生活的十大新兴技术之首[2]。随着