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无线传感器网络是由大量低功耗的具有无线通信功能的传感器节点组成,节点间通过无线互联形成多跳自组织的网络。该网络在环境监控、军事目的等领域都有着广泛的用途。
本文介绍了无线传感器网络的发展历史及其组成部分,着重介绍了无线传感器的各种MAC:(Media Access Control)协议,并对著名的S-MAC(Sensor-MAC)协议的工作原理做了详细的介绍分析。本文针对S-MAC中自适应侦听造成的节点无谓唤醒问题提出了改进方案。在S-MAC中,为了减少数据延时,引入了自适应侦听机制,但同时也带来了无谓唤醒的问题,浪费了能量。本文利用无线传感器网络在通常情况下拓扑相对稳定的特点,采用在MAC层建立的上下节点表的方式,使得不参与通信的节点不会醒来。理想化模型计算结果与仿真结果正式显示通过改进节点的能量损耗有明显减少。同时本文还针对无线传感器网络的汇聚树型拓扑结构造成的拥塞问题进行了仿真分析,结果表明,造成拥塞的主要问题在于S-MAC使用了周期性的睡眠侦听机制导致吞吐量下降。据此本文提出了在节点检测到拥塞时与上级节点协商,并进行紧急传输,结果表明改进能对拥塞有效的做出响应,降低了拥塞造成的影响。