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随着传感器技术、嵌入式计算机技术和通信技术的飞速发展,无线传感器网络(WSN: wireless sensor network)技术已经成为计算机与通信领域一个活跃的研究分支。其广泛的应用前景将会给人类生产和生活的各个领域带来深远影响。
媒体访问控制(MAC: Medium Access Control)协议处于无线传感器网络协议栈的底层,主要功能是使传感器网络节点公平有效地共享通信媒介,对传感器网络的性能有较大影响。与传统的无线网络不同,提高节点能量效率和网络可扩展性是无线传感器网络MAC协议设计的主要目标。设计和实现满足无线传感器网络要求的MAC协议,具有非常重要的实际意义。
目前,无线传感器网络MAC协议的研究大多处于仿真阶段,本文基于无线传感器网络节点Telosb与操作系统TinyOS研究了三种MAC协议——S-MAC协议(S-MAC: Sensor-MAC protocol), T-MAC协议(T-MAC: Timeout-MAC protocol)与Cluster-MAC协议的实现技术。论文首先对无传感器网络的三种MAC协议进行原理分析与理论上的性能比较;然后,根据协议的具体工作机制,研究三种MAC协议在Telosb节点与TinyOS操作系统上的实现;最后,使用Telosb节点对已实现的MAC协议进行性能测试与比较,通过测试,确认三种MAC协议各自的特点及应用范围。
本文的工作为在Telosb节点与TinyOS操作系统上实现无线传感器网络的MAC协议提供了范例,为实现节能的无线传感器网络提供了一定的经验。