基于ieee+802.15.4的无线传感器网络的节能mac协议研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目：基于IEEE802.15.4的无线传感器网络的节能MAC协议研究学科专业：通信与信息系统指导教师：马立香副教授作者姓名：庄奕群学号：200921010537万方数据分类号密级注1UDC学位论文基于IEEE802.15.4的无线传感器网络的节能MAC协议研究（题名和副题名）庄奕群（作者姓名）指导教师姓名马立香副教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及

2、地址）申请专业学位级别硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期2012.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2012年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢

3、意。签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要在环境数据监测、军事战场监测等众多领域日益增长的应用需求下，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)成为目前研究的热

4、点。WSN最大特点是节点能量有限且难以补充，因此如何节能、最大限度延长网络生命周期是WSN研究的核心问题。围绕节能问题，业界在电路实现、MAC协议与路由协议设计等方面进行了大量的研究。本文以IEEE802.15.4非信标模式（NonBcn）MAC协议为基础，针对多跳WSN网络和不同的应用环境，进行节能MAC协议的研究。具体设计了一种适合周期性数据收集应用的S-NonBcn协议，并以此为基础，进一步设计了一种适合低频率数据上报兼有突发业务的B-S-NonBcn协议。IEEE802.15.4非信标模式（NonBcn）没有休眠机

5、制，不能有效节省能耗。本文在NonBcn协议基础上，从减少空闲监听时间和降低冲突两方面降低能耗，设计了适用于周期性数据收集应用的S-NonBcn协议。S-NonBcn协议利用了数据收集的特点，采用交错休眠机制减少了空闲监听时间，并针对交错休眠机制带来的严重冲突问题，设计了冲突解决机制。通过网络仿真软件NS2仿真，验证了S-NonBcn协议比NonBcn协议具有更高的能效性。低频率数据上报兼有突发业务的应用是另外一种典型的WSN应用。已有一些MAC协议能处理突发数据，如DMAC协议，但DMAC协议处理突发数据存在严重的冲突问

6、题。而S-NonBcn协议的活跃占空比不能动态的调整，导致突发数据的丢失。本文在S-NonBcn协议的基础上，设计了适用于低频率数据上报兼有突发业务应用的B-S-NonBcn协议。B-S-NonBcn协议也采用S-NonBcn协议的交错休眠机制，降低了能耗。根据突发数据的特点，采用请求回复机制动态的调整活跃占空比，使数据能快速的到达Sink节点。通过NS2仿真，与S-NonBcn协议、DMAC协议相比，B-S-NonBcn协议不仅具有更高的能效性，而且降低了端到端的平均丢包率和端到端的平均时延。关键词：无线传感器网络，MA

7、C协议，IEEE802.15.4，能效性I万方数据ABSTRACTABSTRACTBecauseoftheincrementaldemandgrowthofmanyapplicationfields,suchasenvironmentaldatamonitoring,militaryfieldmonitoring,WirelessSensorNetwork(WSN)becomesahottopic.ThebiggestcharacteristicofWSNisthatpowersupplyfornodesislimited

8、andhardtoreplace,soenergy-efficientisthekeyissueofthestudyinWSN.Onenergy-efficient,therearealotofresearchinthefields,suchastherealizationofthecircuits,M