基于OPNET的无线传感器网络MAC协议研究.pdf

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1、第23卷第1期传感技术学报Vo1．23No．1CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．20102010年1月ResearchofMACProtocolBasedon嗍’inWirelessSensorNetworksXIONGWeili，TANGMengna，XUBaoguo(SchoolofCommunicationandControlEngineering，JiangnanUniversity，WuxiJiangsu214122，China)Abstract：MediumAccessControl(MAC)Protocolhasbeenatthec

2、oreofeffectivecommunicationinthewirelesssensornetworks．TheSuperframeStructureandGuaranteedTimeSlot(GTS)mechanismofMACprotocolofIEEE802．15．4areanalyzedintheLow．RateWirelesspersonalAreaNetworks(LR—WPAN)withOPNETsimulationplatform．Asmallstar—shapednetworkisbuildthatcanmoreclearlyreflectthenetwork’Sav

3、erageenergyconsump—tioninthesimulationexperiment．TheresultsshowthatGTSmechanismcansavethebatteryenergyeffectivelythroughthedifferentsimulationscenariosandprovideanimportantrulefordesignofwirelesssensornetworks．Keywords：WSN；MACprotocol；OPNETsimulation；energyconsumptionEEACC：6150P基于OPNET的无线传感器网络MAC协

4、议研究水熊伟丽，唐蒙娜，徐保国(江南大学通信与控制工程学院，江苏无锡214122)摘要：在无线传感器网络中，MAC协议是网络高效通信的重要保证。本文利用OPNET仿真平台，对低速无线个域网(LR—WPAN)中IEEE802．15．4的MAC协议的超帧结构和时隙保障(GaS)机制进行研究。仿真实验中构建了小型星型网络，能更清楚地反映网络中的平均能量消耗情况，并通过设置不同的仿真场景，说明了GTS机制能有效节省电源能量，为大型无线传感器网络的设计提供了重要依据。关键词：无线传感器网络；MAC协议；OPNET仿真；能耗中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)O

5、l一0139—05无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，1相关介绍WSN)是由部署在监测区域内的大量智能微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个自组织网1．1OPNET仿真平台络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖目前用于无线网络仿真的主要平台有NS2(Net．区域中被感知对象的信息，并发送给观察者¨J。在workSimulator-2)、OPNET、GloMoSim以及OMNET++无线传感器网络中，介质访问控制协议(Medium等，其中OPNET是最著名的商用软件。在OPNET的一AccessControlProtocol，MAC)处于无线传感器网络

6、系列产品中，Modeler几乎包含其它产品的功能。Mode1．协议的底层，影响着传感器网络的性能，是保证无线er提供了三层建模机制，最底层为进程模型(Process传感器网络高效通信的关键协议之一l2J。Mode1)，以状态机来描述协议，有一个类似内核程序针对不同的无线传感器网络应用，需要设计相(KernelProcedures)的高级命令库，同时具有C／C++应的MAC层协议，其中节点能耗、可扩展性及网络程序语言的基本功能；其次为节点模型(NodeMode1)，效率三个方面是衡量MAC协议性能好坏的重要指由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络标。本文对低速无线个域网(Low．R

7、ateWireless模型(NetMode1)，由节点模型组成，可以通过不同的拓PersonalAreaNetworks，LR—WPANs)IEEE802．15．4扑构造各种网络结构J。三层模型和实际的协议、设中的MAC协议进行研究，并利用OPNET仿真工具备、网络完全对应，全面反映了网络的相关特I生。深入分析了其时隙保障(GuaranteedTimeSlot，1．2IEEE802．15．4协议GTS)机制的有效性能。I