基于网络能耗平衡的无线传感器网络mac协议的设计

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1、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和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津工业大学或其他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了谢意。学位论文作者签名：卸吩签字日期：p，歹钨月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些态堂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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅

2、。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权的说明)学位论文作者签名：卅毒参签字日期：≯lr年；月c}日导师签名：爰川c乏为签字日期：多扩蛑岁月夕日万方数据论文的主要工作和创新点IIIlIY㈣2㈣7Ⅷ㈣57m洲3岫1㈣7IlII一、对LEACH协议中动态选择簇头节点的阈值公式做了改进，在每一“轮"的簇头节点选择的阈值中加入了节点剩余能量所占节点初始能量的比重，并且通过设置比例因子加强该能量比重对簇头节点选择的影响，使无线传感器网络更倾向于选择剩余能量多的节点作为当前“轮”的簇头节点，而不是只倾向于选择未当选过簇头节点的传感器节点。

3、二、IQUEUE-MAC协议可以很好的自适应动态的流量，在保证网络低能耗的前提下实现网络的大吞吐和低时延，但是当网络负载较大时网络的能耗会过于集中于簇头节点处，导致网络能耗分布不平衡，本文把改进的动态选择簇头算法应用在IQUEUE-MAC协议中，提出了新的协议—LZ_MAC协议，既能适应动态流量的网络环境，又有效地延长了节点的工作寿命，从而延长了网络的生存周期。万方数据手两要无线传感器网络是一种全新的信息获取、处理和传输技术。由于无线传感器网络具有节点的电源能量和硬件资源受限的特征，设计能量高效的通信协议是无线传感器网络研究中具有挑战性的研究课题，其中介质访问控制协议是通信

4、协议中最为突出也是最为重要的关键协议之一。介质访问控制协议是无线传感器网络研究领域的基础协议和支撑技术。它主要协调节点竞争信道，为节点分配共享的无线信道资源，用于创建整个网络的基础结构。其性能的好坏直接关系到无线信道的利用效率和整个网络的性能。由于无线传感器网络节点数量众多而且能量受限，大多数MAC协议采用DutyCycle来减少能耗，而低的占空比往往会导致无线传感器网络的吞吐量下降和通信时延增加。在分簇的网络拓扑结构中，IQUEUE—MAC协议通过动态分配时间槽有效地解决了上述问题。但在分簇的拓扑结构中，数据通信往往是围绕簇头节点进行的，导致簇头节点的能量消耗要远大于普通

5、节点，造成了无线传感器网络的能耗分布不平衡。对此为了进一步优化无线传感器网络的能耗，我们把改进的LEACH协议里动态选择簇头的算法引入到IQUEUE—MAC协议上，并提出一种新的MAC协议一LZ—MAC协议。通过仿真实验表明，应用LZ—MAC协议的无线传感器网络能量消耗更趋于平衡，在网络平均通信时延、网络平均负载等性能上也有一定的改善。关键词：无线传感器网络、DutyCycle；IQUEUE—MAC协议；能耗平衡；簇头动态选择算法；LZ—MAC协议万方数据WireleSSSensorNetworkstransmissionTechnobgy．DuetoABSTRACTisa

6、newinformationacquisition,processingandnodesofwirelesssensornetworkshaslimitedhard—wareresources，limitedenergypowercharacteristics．Designingenergyefficientcommunicationprotocolsforwirelesssensornetworkresearchisveryimportant．Me—diaaccesscontrolprotocolisthemostprominentcommunicationprotoco

7、lamongallprotocols．MediaAccessControlprotocolisfundamentalsupportingtechnologyforwire-lesssensornetworks．ThisprotocolCOOrdinatesnodecompetkion；allocatessharedwirelesschannelresourcesfornodes，MACalsousedtocreateentirenetworkinfra-structure．Theprotocoldirectlyaf