基于SDL的无线传感器网络MAC协议的设计与实现

文章首先介绍了无线传感器网络目前采用的典型的MAC协议,并利用SDL语言设计了基于无线信道随机竞争方式的无线传感器网络MAC层协议。协议的实现证明用SDL语言进行通信协议设计可以保证协议的逻辑正确性,并且可以有效地缩短协议开发周期。     

无线传感器网络及其MAC层协议

无线传感器网络（WSN）是当今信息领域的一大研究热点，在军事、环境、医疗护理和智能家居等方面有着广阔的应用前景，引起了世界各国的广泛关注。首先介绍了无线传感器网络的相关理论知识，然后对无线传感器网络目前所采用的典型的MAC协议按类型进行了介绍。     

无线传感器网络MAC层协议浅析

文章简述了无线传感器网络中MAC层协议设计所需要考虑的要素,并详细介绍了S-MAC、T-MAC、PCSMAC、CoLaNet以及ACSEMAC等五种已经提出的MAC协议。通过介绍这些协议的细节,展示了近几年来无线传感器网络MAC层协议的部分研究成果。最后,文章还分析了这些协议的优势和缺陷。     

无线传感器MAC层协议的研究

作为信号处理、通信和传感器三项技术结合的产物，无线传感器网络具有许多方面的应用，像在环境保护、领土安全和未来数字化战争等中。近年来对无线传感器的介质访问控制（Media Access Control，MAC）层协议研究也越来越多。在详细介绍了一些典型的协议基础上分析了协议的优缺点，以便无线传感器网络MAC层协议的近一步研究和改进。     

无线传感器网络跨层优化研究

无线传感器网络系统的跨层优化理论在当前是一个研究热点.在传统的无线网络设计中,一般是沿用有线网络的设计思想,特别是利用因特网的设计思想来设计无线网络.然而由于无线传感器具有网络资源和能量受限的特点,这就使得传统的有线网络中分层设计的思想遇到了未曾预计的尴尬与挑战.本文对无线传感器网络中的跨层优化工作原理进行了叙述,比较了各个跨层优化技术的特点.最后阐述了当前跨层设计技术面临的挑战.     

基于跨层设计的无线传感器网络新体系

无线传感器网络是资源受限的网络,网络中节点较简单且差异小,在许多应用背景中对实时性要求较高。而传统的分层网络体系开销较大且灵活性不高,跨层技术的产生可以弥补这些不足。论文分别从实时性、收集信息需要这两方面提出新的基于跨层技术的网络设计方案,以满足不同应用的需求。     

无线认知传感器网络MAC层调度算法研究

在无线认知传感器网络（WCSN）中,MAC层的主要任务是为不同发射机分配和调度通信资源。信道调度的目标是实现信道效用（或吞吐量）最大化。但WCSN的可用通信资源可能具有动态特性,因此,MAC层必须适应当前的频谱状况,这就要求较高的处理速度和快速的信息采集。文章描述了WCSN的基本模型,分析了其MAC层调度目标和调度算法,研究了认知网络控制（CNC）算法的性能,并给出了分布式情形中的调度算法。     

基于网络效用与寿命的无线传感器网络跨层优化

无线传感器网络综合了分布式信息处理技术、嵌入式计算技术、传感器技术、无线通信技术,它涉及学科知识高度密集,现已成为国内外重点关注的研究领域。伴随传感器网络的应用性越来越广泛,研发了很多新型传感器网络体系,同时,也对无线传感器网络的快速而全面的发展形成良好促进。在无线传感器网络中,系统的性能受到网络层协议和MAC层的影响较为明显,如果想要优化就必须从跨层设计的角度,结合网络层和MAC层来进行协议优化。协议以传感器网络跨层优化为基础,提出能量有效的链路稳定分簇算法,它相比典型分簇算法理论的无法适应动态网络、不易在实际的环境中实现、前提多等缺点,它在分簇算法中应用了最优发射功率传送受的功率控制机制。它在网络的吞吐量以及网络的能量有效性方面具有很好的性能。     

无线传感器网络规模可扩展性的实现算法

无线传感器网络是由许多分布的智能传感器节点组成的多跳无线网络.针对无线传感器网络的特点,在能量有效的传感器网络MAC协议下,提出并实现了网络自适应规模扩展的算法.并利用网络仿真工具NS-2(network simulator 2.27版)实现仿真.该算法在无线传感器网络MAC层实现了网络规模的可扩展性,增强了网络自适应网络规模变化的能力.     

无线传感器网络路由协议

本文在简要地介绍了无线传感器网络体系结构的基础上,研究了当前主要的几种无线传感器网络路由协议模型,并进行了比较分析.     

查询驱动模式下两层传感器网络Top-k查询汇聚算法研究

在两层传感器网络中,查询驱动模式是将查询请求在下层传感器网络层进行分布式处理的一种查询处理模式.在传感器节点产生数据的频率较高而用户发出查询请求的频率较低的情况下,查询驱动模式能够大大减少数据传输量,降低节点的能量消耗.在这种模式下,如何有效支持局部区域性Top-k查询是一个很有挑战性的问题.针对这一问题,本文首先构造了一种新的数据汇聚树(DAT),接着在DAT的基础上提出了一种支持区域性Top-k查询的数据汇聚方案.理论分析和仿真实验表明,与已有算法相比,本文提出的方案更加高效.     

基于LEACH的无线传感器网络路由协议改进算法

延长传感器网络寿命,减少能量消耗,是无线传感器网络的研究重点,本文在研究层次结构及有效能量的路由协议代表LEACH(low energy adaptive clustering hierarch,低功耗自适应集簇分层型)协议的基础上,提出一种高效聚类路由算法(LEACH-Ⅱ)。该算法在簇头选举中综合考虑了节点剩余能量、平均能量和最大能量,并限制了各簇的成员数量,同时簇头之间形成第一簇头,利用多跳方式平衡网络的负载。仿真结果表明,改进的算法降低了能量的消耗,延长了网络的生存周期,保证了系统的负载均衡。     

无线传感器网络MAC层协议的对比研究

无线传感器网络是二十一世纪新兴的网络技术，它的出现使网络的发展进入一个新的阶段。针对无线传感器网络MAC层协议的研究一直是人们普遍关注的问题。总结了近年来的研究成果并针对TDMA，IEEE802．15．4，S—MAC，T—MAC几种典型的MAC层协议进行了对比分析，根据其各自的优点提出将来工作的方向和建议。     

基于数据奇偶性的无线传感器网络数字水印算法

针对保护无线传感器网络数据的完整性问题。提出一种基于奇偶性数字水印的无线传感器网络安全方案。采用改变数据奇偶性嵌入水印信号,就能快速、准确地提取出水印序列。通过仿真实验证明,该方案可有效鉴别数据是否经过非法篡改,具有较好的安全性与透明度,且不会额外增加节点的存储开销、大幅减少了无线传感器网络的能耗,同时不会对网络正常运作造成影响。     

基于数据融合的无线传感器网络路由算法

在分簇协议LEACH和链状协议PEGASIS的基础上,提出一种新的基于数据融合的分簇路由算法.簇首节点采用多跳方式传输数据,并根据周围节点的密集程度构造不同大小的簇;簇内节点计算上行和下行节点构造数据融合树,采用时分复用调度算法进行多跳路由.NS2仿真结果表明该路由算法均衡了各个节点的能量消耗,延长了网络存活时间,并降低了网络延迟.     

带休眠算法的无线传感器网络MAC协议

由于无线传感器网络中每个传感器节点的能量有限,所以需要有效的MAC协议来保持能量的高效利用。在MAC协议中引入休眠算法是其中一种重要的节能方式。现有的带休眠算法的无线传感器网络MAC协议已有很多种,主要分为2大类:一类是以S-MAC协议为代表的基于休眠/监听排程方案来达到节能目的的MAC协议;另一类是以WiseMAC为代表的基于低功率信道检测方案的MAC协议。对现有的主要几种有代表性的带休眠算法的无线传感器网络MAC协议进行了描述,分析了它们各自的优缺点,并进行了对比和总结。     

一种能量感知型无线传感器网络跨层式通信协议

结合无线传感器网络面向应用的实际需求,提出一种新颖的能量感知型无线传感器网络跨层协议ECLC,并给出了实现过程和仿真结果.基于重点关注热点能耗的策略,综合WSN在能量高效、可扩展性、服务质量等方面的不同要求,设计了简单可靠、易于实现的跨层式WSN网络协议.仿真结果表明:ECLC协议在传感器网络系统层面较好地改善能量消耗的有效性和均衡性,因而避免了网络中热点的过早出现,延长了整个网络的生存期.     

基于跨层网络编码感知的无线传感器网络节能路由算法研究

编码感知路由可以发现路由中的网络编码机会,减少数据传输次数,提高网络吞吐量,是近年来路由算法研究的一个热点.当前编码感知路由存在编码条件失效、未考虑节点能量的问题,不适合直接应用于无线传感器网络.本文提出基于跨层网络编码感知的无线传感器网络节能路由算法CAER (Cross layer coding Aware Energy efficient Routing).提出并证明了修正后的网络编码条件,以解决编码条件失效问题.基于跨层思想,将网络编码感知机制与拓扑控制、覆盖控制结合,挖掘潜在编码机会.提出综合考虑节点编码机会、节点能量的跨层综合路由度量CCRM (Cross layer Coding aware Routing Metric).仿真结果表明,相比现有编码感知路由,CAER能够提高网络编码感知准确性,增加网络编码机会数量5%~15%,延长网络生存时间8%~12%.     

基于ZigBee的无线传感器网络节点的设计与通信实现

介绍了基于IEEE 802.15.4的无线通信协议ZigBee协议结构及其技术特点,从低功耗、低成本节点设计的角度提出了无线传感器网络(WSN)通用节点的基本构架,设计了一种具有实用价值的通用节点软硬件平台,节点通信采用短距离无线技术规范ZigBee,通过SPI接口实现单片机和ZigBee芯片的通讯,单片机与计算机通过USB连接。给出了系统的硬件结构及软件设计的方案,并从硬件和软件两方面考虑了节点的功耗问题。     

基于ZigBee的无线传感器网络研究

为了验证ZigBee协议的有效性,叙述了新型无线ZigBee通信技术,介绍ZigBee协议的结构和特点,基于ZigBee协议的无线网络设备以及网络拓扑结构;ZigBee标准协议栈结构及数据在协议栈内部的传输机制。以两个网络设备成网为例,详细给出了ZigBee设备形成网络时,各个设备的工作状态、设备之间网络连接过程以及数据帧的发送过程。最后,通过Microchip公司的ZigBee实验平台验证了ZigBee无线星型组网,实验证明,ZigBee技术是有效的无线传感器网络组网技术。