一种基于轮询的无线传感器网络MAC协议研究

无线传感器网络是当今信息领域的一个研究热点,集信息采集、信息传输和信息处理于一体的信息系统,改变了人类与客观物理世界的交互方式,提高了人类对客观世界的感知能力,被广泛的应用于工业监测、远程医疗、战场情报收集以及家庭自动化等场合。无线传感器网络MAC协议即传感器节点的信道访问控制协议,位于物理层和网络层之间,对数据传输起着至关重要的作用。设计合理的MAC协议可以提高节点的信道利用率和能量有效性,可以延长传感器网络的生命周期。论文中首先论述了传感器网络的基本概念和网络特点,重点突出了传感器网络与传统无线网络之间的区别,尤其是能量有限性给传感器网络带来的诸多限制。然后重点研究了经典的基于竞争的MAC协议-IEEE802.11MAC协议中的DCF方式、专门为无线传感器网络设计的S-MAC协议、无线个域网IEEE802.15.4MAC协议以及基于调度的TDMA协议。分析了这些协议中暴露出的问题,得出了一个结论-无线传感器网络是面向应用的无线网络,根据实际的应用场合设计的MAC协议才是合理的；最后根据实际的应用场景提出了一种基于轮询的无线传感器网络的MAC协议,该协议将延时控制和能量有效性作为重点考虑的指标,同时该协议中也存在一些问题,普通节点数据传输延时过大的问题,并提出了一种分簇机制来解决该问题,然后利用NS2进行了仿真分析。