无线传感器网络MAC协议性能分析与优化

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本文基于对传感器网络MAC协议性能的研究,提出了一种改进的传感器网络MAC协议。 本文首先介绍了无线传感器网络的基本理论,指出了无线传感器网络MAC协议设计中的主要目标和面临的困难。接下来详细介绍了CSMA/CA机制,并指出它用于无线传感器网络时存在的问题。 本文分析了S-MAC和T-MAC协议的性能。在这两种协议中,传感器节点采用二进制指数退避机制竞争信道,由数据帧重传引发的能耗比较高。为了解决该问题,文中介绍了IIDG-MAC协议。该协议将节点访问信道的过程建模为非完全信息动态博弈问题。节点在每次竞争开始时估计博弈状态,然后根据估计结果调整最小竞争窗口值,从而提高了数据帧成功发送的概率。然而IIDG-MAC的性能在网络负载动态变化时较差,本文在IIDG-MAC竞争策略的基础上提出了GA-MAC协议。该协议能够根据当前系统状态的变化趋势,动态调整节点的占空比,能够很好的适应不断变化的网络环境,保持传感器节点之间的自动同步通信。 为了评估GA-MAC的性能,本文使用网络仿真软件OPNET在理想信道下进行仿真。仿真结果表明,GA-MAC不但有效的提升了系统性能,而且在能量节省上存在优势。
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