基于区分服务的无线多媒体传感器网络MAC协议研究

论文摘要

无线多媒体传感器网络是一种追求感知信息类型多样化的新型传感器网络，通过使用多媒体传感器节点，它能采集音频、视频、图像等多媒体信息。由于存在多种类型的数据分组，MAC协议在控制信道接入时，应该针对不同类型的分组提供区分服务，优先考虑高优先级分组的接入请求。本文以无线传感网MAC协议为主要研究对象，重点研究DCF的信道接入和退避策略，提出非等概率竞争信道的方法。通过研究DCF的信道接入和退避方式发现，DCF不能根据分组优先级提供区分服务，所有类型的分组公平竞争信道。针对这一问题，提出非等概率竞争退避算法（Non-equalProbability Competitive，NEPC）。通过采用不同的退避策略，使高优先级分组具有较小的退避窗口，在竞争信道时能以较大的概率优先获胜。考虑到普通分组的公平性问题，在NEPC退避策略基础上，引入反映当前信道负载情况和反映使用信道迫切程度的两个参数，提出基于浮动参数，动态调整退避窗口的MAC协议。根据当前信道负载参数的实际值与最优值的比较结果，确定网络的拥塞程度，最终决定采用哪个参数修改普通分组的退避窗口。通过仿真实验结果可以看出，提出的MAC协议能够根据分组类型实现区分服务，可以把高优先级分组的时延控制在较低的层次。同时使用两个浮动参数，最大限度的减小普通分组的退避时延，改善了多次退避造成的竞争劣势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 MAC 协议的设计要求
• 1.3 研究对象及创新点
• 1.4 论文内容安排
• 第二章 无线多媒体传感器网络概述
• 2.1 无线多媒体传感器网络
• 2.1.1 网络拓扑结构
• 2.1.2 主要的网络特征
• 2.1.3 关键技术
• 2.2 传感器网络 MAC 协议
• 2.2.1 协议分类
• 2.2.2 性能比较
• 2.3 典型的竞争型协议
• 2.4 MAC 协议面临的挑战与发展趋势
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于区分服务的退避算法 NEPC
• 3.1 DCF 协议概述
• 3.1.1 访问模式
• 3.1.2 存在的问题
• 3.2 分层拓扑结构
• 3.3 非等概率竞争退避策略 NEPC
• 3.4 算法仿真与分析
• 3.4.1 仿真工具介绍
• 3.4.2 仿真模型
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于 NEPC算法的 MAC协议
• 4.1 普通分组公平性研究
• 4.2 动态参数调整的 MAC 协议
• 4.2.1 竞争窗口动态调整算法
• 4.2.2 能效分析
• 4.3 拥塞临界值选取
• 4.4 算法仿真与分析
• 4.4.1 仿真场景
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文