无线传感器网络低能耗MAC协议的研究与实现

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目前,我军对地攻击弹着点检测评估主要采用人工报靶方法,该方法人力消耗大,实时性差,精度差,已远远不能满足现代化科技练兵的实际需要。为提高我军现代化作战水平,迎合现代化、科技化战争的需求,精确打击效能评估系统应运而生,该系统主要利用无线传感器网络来实现对弹着点的定位。 无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术,能够实时协同监测、感知和采集各种环境或监测对象信息,对数据进行处理,并传送到需要这些信息的用户,可广泛应用于军事、商业、医疗等领域,引起了学术界和工业界的高度重视,特别是传感器节点严重的能量受限特点给设计者提出了大量的挑战性课题。其中,MAC协议的设计对节省能耗具有重大意义。 本文在精确打击效能评估系统的项目背景下,主要致力于研究无线传感器网络MAC协议的能量有效性。论文在S-MAC协议的基础上,针对同步时间空闲侦听和同步包发送的能量消耗问题,提出了一种基于节点流量的低能耗MAC协议-TBEE-MAC。TBEE-MAC协议中仍采用周期性睡眠机制来节省能量,但提出了新的活动时间结构和基于节点流量的同步调度方式,同时考虑到改进协议可能带来的问题,在时间误差允许的范围内,调整了同步调度周期,既避免了延迟发送同步包,又节省了协议开销,减少了能量消耗。 在研究后期,采用NS2仿真工具仿真比较了TBEE-MAC协议、S-MAC协议在无线传感器网络中的性能。分析结果表明,TBEE-MAC协议不仅提供了低延时性能,而且有效地降低了能量消耗。
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