【摘要】：無線體域網(wǎng)是新一代的無線網(wǎng)絡(luò),在醫(yī)療、救援、軍事等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景,它的主要組成單元為傳感器節(jié)點,負責(zé)數(shù)據(jù)信息的采集、處理和傳輸。傳感器節(jié)點通常是由電池供電,能量十分有限,因此,降低傳感器節(jié)點的能量消耗,延長生存周期對無線體域網(wǎng)就顯得非常關(guān)鍵。在無線體域網(wǎng)中,媒體訪問控制(Media Access Control, MAC)協(xié)議決定著傳感器節(jié)點使用無線信道的方式,為傳感器節(jié)點分配有限的無線信道資源,對無線體域網(wǎng)的性能有著重要的影響。因此,研究設(shè)計低能耗的MAC協(xié)議,對提高無線體域網(wǎng)的性能有著非常現(xiàn)實的意義,本文將分別從設(shè)置優(yōu)先級和休眠機制兩個角度對無線體域網(wǎng)中的MAC協(xié)議進行優(yōu)化。 首先,本文介紹了無線體域網(wǎng)的研究背景和關(guān)鍵技術(shù),分析了無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的研究現(xiàn)狀和設(shè)計MAC協(xié)議的原則,并重點介紹了基于Wake Up Radio的MAC協(xié)議,該協(xié)議采用在傳感器節(jié)點上附加一個低能耗的喚醒模塊來控制節(jié)點的休眠與激活。進而,本文通過對業(yè)務(wù)類型、傳感器節(jié)點設(shè)置優(yōu)先級以及簡化緊急業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸流程等方式,對基于Wake Up Radio的MAC協(xié)議進行了優(yōu)化,優(yōu)化后的MAC協(xié)議在降低無線體域網(wǎng)的能量消耗方面取得了不錯的效果,提高了無線體域網(wǎng)的能效性。 其次,本文針對現(xiàn)有無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計中普遍采用的傳統(tǒng)休眠進行了優(yōu)化。構(gòu)建了馬爾科夫鏈隨機模型,引入了能耗和時延代價矩陣,通過采用線性規(guī)劃的方法解決了有約束條件的最優(yōu)化問題,進而得到了使得能耗取得最小值的最優(yōu)決策。根據(jù)最優(yōu)決策來決定傳感器節(jié)點在下一時刻進入休眠或者激活狀態(tài),避免節(jié)點在激活和休眠狀態(tài)之間頻繁轉(zhuǎn)換所帶來的能量消耗,進而達到了降低傳感器節(jié)點的能量消耗,延長節(jié)點的電池使用壽命,提高無線體域網(wǎng)整體網(wǎng)絡(luò)性能的目的。 最后,本文總結(jié)了無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的研究現(xiàn)狀,提出了進一步工作的展望。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN915.04

【參考文獻】

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