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通信技术、网络技术的不断发展和广泛应用,极大的方便了人民的生活并推动了社会的进步。近年来,无线网络技术迅速发展,无线传感器网络是发展最快的技术之一。无线传感器网络是Ad Hoc网络的一种类型,低能量消耗是无线传感器网络的主要要求。因为传感器节点是分散在偏远的区域,所以更换电池是不现实的。因此传感器网络的使用期限受到节点电池的使用期限的限制。为了大规模的分布传感器节点,传感器节点的价格必须很低廉。低廉的价格暗示对电池组的能力是有限制的。因此在设计传感器网络的通信协议时一个主要的要求就是低能量消耗。开展无线传感器网络技术研究,对于提高我国国防信息化水平,满足特殊应用领域的需要,促进核心技术的实用化,最终实现无线传感器网络应用的普遍化,形成新的经济增长点,有重要意义。
在卫星通信系统、无线分组网络和计算机通信网络迅速发展的今日,随机多址技术也面临着新的挑战和发展。多通道随机多址协议可使无线通信网络具备降低延时、增加吞吐量、充分利用通道资源优点,因此在无线通信网络中已得到了越来越广泛的应用。媒体接入控制协议,又称为信道接入协议,是用来决定多个节点如何共享有限的信道资源的机制,对于无线通信网络的性能有着较大的影响。目前,关于多业务、多种接入方式相融合的MAC层接入技术已成为一个研究的热点。
本文从节约无线传感器网络能量消耗出发,结合前同步帧唤醒周期睡眠节点的方法,提出了一种基于状态概率型无线传感器网络MAC控制协议。论文共分为五章:
第一章:对无线传感器网络进行了探讨,从无线传感器网络的通信体系结构,网络特点,应用领域等进行了介绍,并对无线传感器网络中的媒体接入控制协议进行了介绍。
第二章:从ALOHA系列、CSMA系列及协议扩展三个方面分别阐述了随机多址协议的发展,着重分析了载波监听多址协议中的非坚持CSMA,1-坚持CSMA,P-坚持CSMA和P-检测CSMA,为下一章的分析打下理论基础。
第三章:提出了一种基于状态概率型无线传感器网络MAC控制协议,通过系统建模分析了协议的吞吐量、系统平均功率、系统生命时间。
第四章:对第三章中提出的协议用Matlab进行仿真,仿真表明理论分析和仿真结果吻合。所提出协议能很好工作于无线传感器网络。
第五章:对论文中的主要研究工作做出说明,对今后课题的研究工作做了展望。