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微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanism System)、片上系统(SOC,System on Chip)和无线通信技术的进步孕育了无线通信传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)。这种网络系统可被广泛地应用于国防军事、环境监测、医疗卫生、交通管理、目标跟踪、火灾预警等领域。WSN 作为一个全新的研究领域,向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题,MAC 协议便是其中的一个技术难点,也是关键点之一。
无线传感器网络要求的能量高效,低延时,使得 MAC 协议的设计充满挑战。近来已经提出了很多基于簇的 MAC 协议,为减少冲突在簇内部采用 TDMA 方式来协调簇内各个节点的传输。本文提出了一种在采用簇结构的基础上,使用预约方式来发送数据的 R-MAC (Reservation-MAC) 协议。当争用节点少的时候,采用随机争用方式来预约数据的发送;在争用节点多的时候,采用时隙争用方式来预约数据的发送。分析和试验表明,R-MAC 能够有效的降低能耗和减少延迟。
本论文的研究工作是围绕着无线传感器网络的 MAC 协议这一底层基础结构展开的,主要完成的工作包括:
1.从能量消耗、可扩展性和网络效率三方面出发,论述无线传感器网络的MAC协议中面临的主要问题和造成能量消耗的主要原因;
2.总结、比较了现有无线传感器网络的MAC协议;
3.基于簇的 MAC 协议的分析;
4.在基于簇的在采用簇结构的的基础上,使用预约方式来发送数据的 R-MAC(Reservation-MAC) 协议,对其核心思想讨论,并进行仿真验证。结果显示其能够有效的降低能耗和减少延迟;
5.展望未来的研究工作。