無線傳感器網(wǎng)絡跨層設計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks，WSN）綜合了傳感器、嵌入式計算、分布式處理和無線通信等技術，是一種全新的信息獲取和處理技術。無線傳感器網(wǎng)絡由隨機分布的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過自組織的方式構成。它借助于節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器，協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，對其進行處理，并通過無線和自組多跳的網(wǎng)絡方式，將獲取到的信息送到終端用戶，實現(xiàn)了物理世界、計算機世

2、界和人類社會的有效連通。無線傳感器網(wǎng)絡以其自組織性、微型性、低成本、靈活性等特點，在軍事、環(huán)境科學、醫(yī)療健康、空間探索、商業(yè)應用等領域有著非常廣泛的應用前景。 本文針對無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧進行分析，并給出了改進方案，主要包括如下兩個方面： 1．提出了一種根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡流量自動調(diào)節(jié)節(jié)點睡眠—活動時間比例的MAC協(xié)議—ATMAC，在無線傳感器網(wǎng)絡TMAC協(xié)議的基礎上，以低能耗、低延遲為目標，主要采用自適應、多級別的占空比及

3、自適應競爭窗口，數(shù)據(jù)優(yōu)先級隊列使節(jié)點在流量較小時能更多的處于睡眠狀態(tài)以節(jié)省能量，而在流量較大時，傳輸所涉及的節(jié)點可相對長時間的進入活動狀態(tài)，且大流量和小流量節(jié)點所采取的占空比可以不同，從而節(jié)省低流量節(jié)點用于空閑偵聽的能耗，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，增大網(wǎng)絡的吞吐量。仿真結果顯示新協(xié)議在能量消耗、數(shù)據(jù)延遲等方面要超過TMAC。 2．傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡協(xié)議不能適用于無線傳感器網(wǎng)絡，于是大量的研究工作者提出了針對無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議棧。大多數(shù)學

4、者采用類似于TCP/IP協(xié)議棧的分層結構，各層之間有較為嚴格的任務劃分，使得這種結構在應用于無線傳感器網(wǎng)絡中具有一定的局限性。在能量成為主要問題的無線傳感器網(wǎng)絡中，如何使網(wǎng)絡更長時間的保證通信質量是網(wǎng)絡通信的最高目標。本文以如何延長網(wǎng)絡生命周期為目標，提出了一個針對無線傳感器網(wǎng)絡的跨層協(xié)議設計方法CLEED（CrossLayer Energy Efficient Design）。CLEED采用應用層、網(wǎng)絡層、MAC層共享數(shù)據(jù)的方法，以延