【正文】 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題目 : 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于時(shí)分復(fù)用的 MAC 協(xié)議 北 京 郵 電 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 設(shè)計(jì) (論文 )題目 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于時(shí)分復(fù)用方式的 MAC 協(xié)議的研究 題目分類 工程實(shí)踐類 □ 研究設(shè)計(jì)類 √ 理論分析類□ （ 2類中各選一項(xiàng)在□內(nèi)打√） 軟件 √ 硬件 □ 軟硬結(jié)合 □ 非軟硬件 □ 題目來源 題目是否來源于科研項(xiàng)目 是 □ 否 √ 主要任務(wù)及目標(biāo)： 研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一類 MAC 協(xié)議：基于時(shí)分復(fù)用的 MAC 協(xié)議 主要內(nèi)容： 1． 對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC協(xié)議以及基于時(shí)分復(fù)用的 MAC協(xié)議進(jìn)行綜述； 2． 學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 OPNET； 3． 研究 DEANA協(xié)議； 4． 研究 TRAMA協(xié)議； 5． 對(duì)上述兩種協(xié)議進(jìn)行比較，對(duì)其中之一進(jìn)行改進(jìn)或提出一種更有效的基于時(shí)分復(fù)用的 MAC協(xié)議； 6． 對(duì)改進(jìn)的結(jié)果或新提出的協(xié)議性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證； 7． 總結(jié)整個(gè)研究過程的收獲； 8． 翻譯兩篇最新的有關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議研究的英文論文。 主要參考文獻(xiàn)： [1] Akyildiz I F, Su W, Sankarasubramaniam Y, Cayirci E, “A survey on sensor works”, IEEE Communications Magazine, 2020, 40(8):102114. [2] Bao L, GarcialLunaAceves J J, “A new approach to channel access scheduling for ad hoc works”, Proc 7th Annual Int’l Conf on Mobile Computing and Networking (MobiCOM 2020), Rome, Italy, July 1621, 2020, 210221. [3] Rajendran V, Obraczka K, GarcialLunaAceves J J, “Energyefficient, collisionfree periodic medium access control for wireless sensor works”, Proc 1st Int’l Conf on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys’03), November 2020, Los Angeles, CA, 181192. [4] 孫利民等，“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”，清華大學(xué)出版社， 2020。 [5] OPNET online tutorial. 進(jìn)度安排： 2 月中 — 3月中，查閱文獻(xiàn)，編寫開題報(bào)告，完成關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議以及基于時(shí)分復(fù)用 MAC協(xié)議的研究綜述并學(xué)習(xí)仿真軟件。 3 月中 — 4 月中，完成對(duì) DEANA以及 TRAMA協(xié)議的研究并進(jìn)行仿真， 編寫中期報(bào)告。 4 月中 — 5月中，對(duì)以上幾種 MAC 協(xié)議之一進(jìn)行改進(jìn)或提出新的基于時(shí)分復(fù)用的 MAC 協(xié)議，完成仿真。 5 月中 — 6 月中，完成論文的最終稿以及翻譯，答辯。 指導(dǎo)教師簽字 日期 2020 年 3 月 10 日 注：一式二份，學(xué)院、學(xué)生各一份。 北 京 郵 電 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯決議書 學(xué)院 學(xué)生姓名 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文題目 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師評(píng)語： （ 主要包含選題背景、意義；設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量；設(shè)計(jì) （論文）成果、價(jià)值、創(chuàng)見性；論文撰寫水平、文本規(guī)范程度；學(xué)生能力體現(xiàn)、工作量、工作態(tài)度；不足和希望等方面） 指導(dǎo)教師評(píng)分(滿分 40 分 ) 簽字 日期 年 月 日 答辯小組評(píng)語： （主要包含選題背景、意義；設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量；設(shè)計(jì)（論文）成果、價(jià)值、創(chuàng)見性；論文撰寫水平、文本規(guī)范程度；答辯準(zhǔn)備、陳述、回答問題情況；不足和希望等方面） 答辯小組評(píng)分： 組長職稱： 簽字： (滿分 60 分 ) 成員職稱： 簽字： 成員職稱： 簽字： 成員職稱： 簽字： 成員職稱： 簽字： 年 月 日 注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績由指導(dǎo)教師評(píng)分（滿分 40 分）和答辯小組評(píng)分（滿分 60 分 ）相加，得出百分制成績，再按 10090分為 “優(yōu) ”、 8980 分為 “良 ”、 7970 分為 “中 ”、 6960 分為 “及格 ”、 60 分以下為 “不及格 ”的標(biāo)準(zhǔn)折合成五級(jí)分制成績。 北 京 郵 電 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），題目《 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于時(shí)分復(fù)用的 MAC 協(xié)議 》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位 或證書而使用過的材料。 申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 本人簽名： 日期： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于時(shí)分復(fù)用的 MAC 協(xié)議研究 摘 要 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，介質(zhì)訪問控制 MAC 協(xié)議決定無線信道的使用方式，在節(jié)點(diǎn)之間分配有限的無線 通信資源。 MAC 協(xié)議處于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層， 在傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用 ，是保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵協(xié)議之一。 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議重點(diǎn) 考慮 節(jié)點(diǎn)使用帶寬的公平性，提高帶寬的利用率以及增加網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，而傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議所注重的因素正好反序，所以，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議不適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要研究和提出新的適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的 MAC 協(xié)議。 本文首先 對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)做了系統(tǒng)的介紹，隨后 總結(jié)了傳感器網(wǎng)絡(luò)中 MAC 協(xié)議設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足的一些要求，并 對(duì)現(xiàn)有的 MAC 協(xié)議 按照基于競(jìng)爭(zhēng)和基于十分復(fù)用的原則分成兩類進(jìn)行介紹，重點(diǎn)介紹基于時(shí) 分復(fù)用的 MAC 協(xié)議。然后重點(diǎn)研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于時(shí) 分復(fù)用的兩種典型協(xié)議 —— DEANA 和 TRAMA 協(xié)議。 通過使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 OPNET 對(duì)上述兩種協(xié)議進(jìn)行仿真比較。 經(jīng)過仿真可知，和其他一些協(xié)議相比， DEANA 協(xié)議可以節(jié)省大約 95%的能量。但是 DEANA 協(xié)議要求相當(dāng)高的時(shí)間同步精度。 關(guān)鍵詞 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議 OPNET 網(wǎng)絡(luò)仿真工作 The Research of Wireless Sensor Networks MAC Protocol Based on TDMA ABSTRACT In wireless sensor works, the medium access control (MAC) protocol decided the access of the wireless channel and the allocation of the wireless munication resources among the nodes. As the bottom foundation of wireless sensor works, MAC plays an important role in sensor work. It is one of the crucial protocols which guarantee the efficiency of the wireless sensor work munication. The MAC protocol of the traditional work focuses on the fairness of the use of bandwidth, improving the bandwidth utilization ratio and increasing the realtime of the work. But what the sensor work focuses on is different from the traditional work. Therefore traditional MAC protocols cannot be applied efficiently to WSNs, many new MAC protocols which are adequate for WSNs need to be discussed and proposed. In this paper, we first introduce the wireless sensor work briefly. Next we summarize the requirements we need to design the MAC protocols for sensor work. We mainly introduced the MAC protocols based on TDMA after introduced two types of MAC protocols contentionbased MAC protocols and TDMAbased MAC protocols. After that we focus on DEANA and TRAMA, two TDMAbased MAC protocols. At the end, OPNET was used to pare the performance of the two protocols. Using the simulation result, we find out that DEANA can achieve significant energy savings (up to 95%).But it calls for very high accuracy of time synchronization. KEY WORDS WSN MAC protocols OPNET I 目 錄 第一章 引言 ........................................................... 1 課題研究背景及意義 ............................................... 1 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 ............................................. 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念 ............................................ 3 傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ............................................... 3 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能結(jié)構(gòu) ....................................... 4 傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信體系結(jié)構(gòu) ..................................... 4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征 ............................................. 6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 ............................................. 7 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議 ...................................... 9 概述 ............................................................. 9 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議設(shè)計(jì)原則 ................................... 9 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主要能耗 ................................... 9 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議設(shè)計(jì) .............