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无线多媒体传感器网络是当前无线通信中的一个热门研究领域,它的应用前景极其广阔。无线多媒体传感器网络中拥有大量节点,而且适用的环境多变而又复杂,但是由于无线多媒体传感器网络中的节点受到有限资源的限制,尤其是节点的能量有限。因此,必须采用高效的节能机制,延长网络生存时间,并保证网络的通信质量。
首先,本文研究和分析了WMSNMAC协议设计和改进中会遇到的问题和挑战,然后对EDCA协议的核心思想进行了研究,并对EDCA协议应用于WMSN中的可行性进行了分析。紧接着,又针对EDCA及其相关协议的几种节能算法进行了分析,并指出了这些算法存在的不足之处。
其次,本文针对无线多媒体传感器网络的特性,在现有的IEEE802.11EDCA节能协议的基础上,提出了一种动态BI低功耗协议。在动态BI低功耗协议中,根据不同多媒体应用的需求,协议自适应的改变BI类型,使得节点的休眠时间按需改变,从而达到了较好的节能效果。
然后,本文还提出了一种可变优先级分区-均匀分布协议。在此协议中将ATIM窗口依照优先级分区,然后在各分区中使用服从均分分布的随机序列发送ATIM帧,并根据碰撞情况自适应的改变相应帧的优先级,从而有效降低了帧的碰撞概率,提高了网络吞吐量,降低平均分组时延,并达到了一定程度的节能效果。
最后,本文利用NS-2仿真软件在不同场景下对动态BI低功耗协议和可变优先级分区-均匀分布协议的性能进行了仿真分析,结果表明:在相同的网络拓扑结构中,与EDCA协议采用的U-APSD节能机制相比,(1)动态BI低功耗协议显著降低了平均节点能耗,(2)可变优先级分区-均匀分布协议则显著提高网络吞吐量提高,并有效降低了平均分组时延。