無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)分配無線通信信道的使用方式,實(shí)現(xiàn)對通信資源的高效分配,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各方面性能十分重要。在實(shí)際應(yīng)用中,MAC協(xié)議在設(shè)計(jì)上存在兩點(diǎn)主要的挑戰(zhàn):1)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)具有有限能量且多被部署在復(fù)雜環(huán)境中,當(dāng)某個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)能量消耗殆盡,將無法維持?jǐn)?shù)據(jù)收發(fā)任務(wù),從而對網(wǎng)絡(luò)整體性能造成影響;2)隨著網(wǎng)絡(luò)工作的進(jìn)行,某一時(shí)刻負(fù)載量可能出現(xiàn)增多或減少變化,如節(jié)點(diǎn)耗盡能量出現(xiàn)突然死亡造成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變動(dòng)或由外界觸發(fā)了突發(fā)事件等都將對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載造成影響。節(jié)點(diǎn)組成模塊中耗能最多的就是射頻模塊,射頻模塊受MAC協(xié)議控制,因此設(shè)計(jì)一個(gè)自適應(yīng)可變負(fù)載且低能耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議是十分必要的。本文綜合考慮能耗性、與網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載可變的特點(diǎn),對MAC協(xié)議進(jìn)行研究與改進(jìn),主要分為三個(gè)研究內(nèi)容:1)對WSN中現(xiàn)有的MAC協(xié)議進(jìn)行調(diào)研與分析,引出自適應(yīng)與低能耗MAC協(xié)議設(shè)計(jì)上的相關(guān)性能需求與挑戰(zhàn);2)在RI-MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上,對該協(xié)議采用的二進(jìn)制指數(shù)退避機(jī)制的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn),本文提出一種基于自適應(yīng)退避機(jī)制的BA-MAC協(xié)議,協(xié)議中采用基于BPCRB算法的退避機(jī)制,通過引入數(shù)據(jù)傳輸成功... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

OSI協(xié)議和TCP/IP協(xié)議的對應(yīng)關(guān)系

比如圖 3-10 所示。其中橫軸坐標(biāo)軸的發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)間間隔數(shù)值的此時(shí)的一個(gè)實(shí)際負(fù)載量的變化。不管是 RI-MAC 協(xié)議還是改進(jìn)的送數(shù)據(jù)包時(shí)間間隔越長，兩種 MAC 協(xié)議的整體能量效率也相應(yīng)結(jié)果主要是由于網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載量隨著發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)間間隔的增大當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)間間隔在增大到 1.6s 之前，BA-MAC 協(xié)議的能量 協(xié)議之間的差距相比之下較大，這是因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)負(fù)載量相對較大生數(shù)據(jù)沖突，改進(jìn)后的 BA-MAC 協(xié)議在處理數(shù)據(jù)沖突時(shí)可以根地增大或減小競爭窗口值的大小，降低了數(shù)據(jù)傳輸競爭的激烈程得以減少，使節(jié)點(diǎn)不需要消耗額外的能量去進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳操作，能量消耗，具有更高的能量效率；而發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)間間隔增大到 1的差距相差不大，因?yàn)榇藭r(shí)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量也越來越少，使得基于 退避機(jī)制與 BEB 退避機(jī)制相差不大。整體上明顯可以看出，改進(jìn)擁有更高的能量效率，在能耗性能上表現(xiàn)更好。

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸碰撞現(xiàn)象，當(dāng)越來越多的數(shù)據(jù)無法及時(shí)被傳輸出去的平均傳輸時(shí)延就會(huì)越來越大。從圖 3-11 關(guān)于時(shí)延對比圖可以看出在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量較大時(shí)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾拭黠@比 RI-MAC 協(xié)議更高時(shí)候，又可以通過減小競爭窗口值來縮短節(jié)點(diǎn)等待重傳的時(shí)間，加高效。RI-MAC 協(xié)議采用 BEB 退避機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)退避與重傳，B一個(gè) “斷裂式”特點(diǎn) ，當(dāng)數(shù)據(jù)重傳次數(shù)超過最大的閾值時(shí)，會(huì)設(shè)為最小值，并重新啟動(dòng)退避機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳，這種退避機(jī)制動(dòng)態(tài)變化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，時(shí)延性能很差。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)高能效異步競爭型MAC協(xié)議研究與設(shè)計(jì)[D]. 張園園.廣東工業(yè)大學(xué) 2013



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