无线传感器网络中信道管理的研究

【摘要】节能一直是WSN领域研究的重点，而作为WSN底层的MAC协议对网络的性能影响较大，对于能量的消耗来说MAC协议底层也扮演着主要角色，因此在设计MAC协议的过程中，应该尽量降低能量消耗，与此同时也要保持网络性能的高效运行。许多专家和学者对MAC协议进行了深入的研究,提出了很多多信道MAC协议方法，在网络的吞吐量、数据延迟、节约能耗方面比单信道MAC协议有较好的效果。但是大多数多信道MAC协议没有从根本上解决三重隐终端问题而广泛选择静态信道分配机制，由于节点对数据信道的选择不够灵活，导致节点使用信道冲突概率较大；有些MAC协议采用时间同步的方式，时间同步是比较消耗能量的工作形式。针对三重隐终端及时间同步问题，本文提出了一种基于缓存机制的CMAC协议，该协议为节点新添加了一个Cache模块，与传统的睡眠/唤醒机制不同，节点工作的过程中不需要时间同步，可以通过Cache对接收的数据进行缓存，为了避免数据覆盖，采用了先进先出的队列方式实现数据缓存。睡眠状态的节点，利用Cache模块实现信息的传递，从而避免了睡眠节点的睡眠隐终端不能正确选择数据信道的状态，最终对空闲信道的信息能够及时进行更新；同时，建立了类似单例控制机制保证协议有且仅有一条控制信道，当信道上有控制信息传输时，有效的避免控制信息传输的冲突，信道饱和问题就得以解决。并且在分配信道的过程中，通过计数器装置均衡数据信道传递数据的机会，保证了信道的公平分配。为解决三重隐终端和信道饱和及静态分配信道问题，本文提出了基于单Radio的多信道MAC协议PMcMAC，该协议使用节点的DCIL记录n个空闲DC，并且这n个DC是由彼此通信的两个节点共同决定的，两个节点根据自身记录的空闲数据信道数进行交集运算，作为备选的传输数据的信道，以此作为较大空闲概率的信道；通信节点之间进行通信的过程中，在从空闲DC交集中选择数据信道的时候，需要获得邻居节点的帮助，因为邻居节点会记录数据信道的使用情况，当通信节点即将使用的数据信道被占用时，邻居节点会通知发送数据的节点该数据信道被占用。接下来在从空闲的DC信道交集中通过计算节点的数据冗余和冲突概率选择最优数据信道，计算过程中需要叠加考虑上次传输的数据冗余和冲突概率，以评判各信道优先级，最终实现信道选择的目的。最后，本文用matlab7.0完成了仿真实验，本文的CMAC协议和PMcMAC协议与PMC与MMSN协议在同一实验环境下，展开了模拟对比实验，分别在网络吞吐量、数据传输时延、能量消耗方面进行了比较,对本文的两个协议的性能进行了验证，验证了本文的多信道MAC协议的可行性。
【作者】李艳莉；
【导师】王爱民；
【作者基本信息】吉林大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】三重隐终端；控制信道饱和；多信道MAC协议；提高吞吐量；

【参考文献】
[1]郑磊.救国会的“联合战线”与抗日民族统一战线的比较分析[D].河北师范大学,中共党史,2012,硕士.
[2]吴菲.清末民初西洋画在上海地区的传播及对近代画坛的影响[D].山东艺术学院,美术学,2012,硕士.
[3]刘萍.我国证券市场监管中存在的问题及对策研究[D].西北师范大学,公共管理,2013,硕士.
[4]池勤伟.企业社会责任信息披露的经济后果研究[D].云南财经大学,会计学,2014,硕士.
[5]罗程.武汉东湖新技术创业中心发展战略研究[D].华中科技大学,工商管理,2013,硕士.
[6]李晓燕.《两个证据规定》实物证据排除规则研究[D].西南政法大学,刑事诉讼法（专业学位）,2012,硕士.
[7]徐飞宇.农业技术需求对农业生产环节外包的影响[D].南京农业大学,企业管理,2013,硕士.
[8]曾幻入.基于SSH框架的自学考试计划管理系统的设计与实现[D].重庆大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.
[9]孟廷豪.基于模糊控制的机器人避障研究[D].中北大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[10]黄伟权.骨水泥/椎体体积比在微创椎体强化术中的应用价值[D].广州中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[11]张德兴.中国特有植物喜树雌性不育的细胞生物学研究[D].杭州师范大学,植物学,2013,硕士.
[12]刘洪军.鲁南地区汉族人群FTO基因多态性与2型糖尿病的相关性研究[D].山东大学,内科学,2013,硕士.
[13]汪鑫.中国旅游行业战略分析——以首旅集团为例[D].首都经济贸易大学,企业管理,2004,硕士.
[14]陆亚飞,张玉庆.沙钢转炉煤气实时调度系统应用分析[J].冶金自动化,2010,01:30-34.
[15]黄冲.一类分块三角矩阵代数的保持秩一的线性满射[D].湘潭大学,基础数学,2003,硕士.
[16]龙成萍.河北省中小学校本课程开发困境及对策研究[D].河北师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[17]刘笑妍.巡检操作认知行为的建模与仿真研究[D].吉林大学,机械工程,2013,硕士.
[18]杨云迪.海上承运人货物留置权问题研究[D].大连海事大学,海商法,2014,硕士.
[19]吴俊.我国上市商业银行资本充足率与经营绩效相关性研究[D].浙江财经学院,金融学,2013,硕士.
[20]高峰.液压挖掘机器人分布式测控系统设计[J].测控技术,2005,04:60-63.
[21]刘新娜.磁法勘探在滦县司家营铁矿勘查中的应用研究[D].石家庄经济学院,矿产普查与勘探,2012,硕士.
[22]韩露,尉晓玮,张贵宾.有限元等数值模拟方法在我国岩石圈构造研究中的应用与发展[J].地球物理学进展,2004,04:953-960.
[23]刘志刚.网络时代的银行客户关系管理及其实施[J].金融论坛,2002,09:57-60.
[24]高继业.RaGAPDH的发现及其在R.anatipestifer致病中的作用研究[D].重庆医科大学,病原生物学,2014,博士.
[25]翁捷.基于效率评价的宁波港经营管理模式研究[D].大连海事大学,交通运输规划与管理,2012,硕士.
[26]李奇.通用控制站任务规划与控制演示系统设计研究[D].西安电子科技大学,计算机技术,2010,硕士.
[27]丁井井.钠离子电池中NaMO_2正极材料的电化学性能研究[D].复旦大学,物理化学,2013,博士.
[28]丁文彬.长沙市物流产业与区域经济发展互动关系研究[D].湖南科技大学,工商管理,2013,硕士.
[29]李万庆.基于智能优化算法的施工项目风险预测与网络计划优化研究[D].天津大学,2004.
[30]吴红娟.健脾益肺Ⅱ号方的药效学与急性毒性试验研究[D].广州中医药大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[31]陈方健.图书借阅行为模式挖掘方法在学生借书管理系统中的应用[D].苏州大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[32]李艳红.温度和铜离子对近江牡蛎抗氧化物酶活力及相关基因表达的影响[D].广东海洋大学,海洋生物学,2013,硕士.
[33]孙猛.农村中小学“校校通”工程实施状况研究[D].南京师范大学,教育政策学,2012,硕士.
[34]徐艳.橄榄蛏蚌微卫星标记开发及群体遗传多样性分析[D].华中农业大学,水产养殖,2014,硕士.
[35]陈智文.丝胶复合纳滤膜的制备与分离性能研究[D].浙江理工大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[36]魏昆.山水画皴法的程式研究[D].中国艺术研究院,美术学,2013,硕士.
[37]谢蓉,王新民,巩建英.范数有界型参数不确定性系统的概率鲁棒∞控制方法[J].控制与决策.
[38]BA.Research on Business Model of Electronic Commerce in Senegal: Based on Supply Chain Management and Social Networking[D].宁波大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[39]张姝.论《单向度的人》中的社会批判理论[D].辽宁大学,马克思主义哲学,2012,硕士.
[40]王喆.风险导向内部审计模式应用研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2014,硕士.
[41]吴丹.企业环境行为信用评价制度研究[D].宁波大学,经济法学,2013,硕士.
[42]刘爱民.高压断路器圆筒型直线感应电机操动机构研究[D].沈阳工业大学,2009.
[43]计甜甜.光伏太阳能最大功率点跟踪技术研究[D].苏州大学,集成电路工程（专业学位）,2014,硕士.
[44]徐鹏.日本政府应对经济长期衰退政策的评析[D].吉林大学,世界经济,2004,硕士.
[45]刘国栋,王甫,孙振超,毛雅亚.速率可变差分相移键控非归零码信号的全光时钟提取[J].中国激光,2014,11:174-178.
[46]关鹏翔.哈密瓜果粉喷雾干燥工艺及品质研究[D].浙江工商大学,食品工程,2013,硕士.
[47]刘亚丽.甘肃省能源消费与经济增长关系的研究[D].西北师范大学,数量经济学,2013,硕士.
[48]姜晓莹.青少年生命质量量表（YQOL-R）的汉化研究[D].浙江大学,社会医学与卫生事业管理,2014,硕士.
[49]吴敏,刘永霞,曹卫华,雷琪.焦炉加热燃烧过程智能优化控制系统的研究及应用(下)[J].冶金自动化,2006,06:10-14.
[50]张旭.人HSPC117基因对细胞迁移行为影响及基因表观调控的初步研究[D].东北农业大学,动物遗传育种与繁殖,2013,硕士.