【正文】 競爭的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由 USC/ISI 的 Wei Ye等人提出，并在 NS TinyOS 等平臺上進行了仿真和實現(xiàn)。 基于競爭的 MAC協(xié)議的基本思想是，當(dāng)無線節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，主動搶占無線信道，當(dāng)在其通信范圍內(nèi)的其他無線節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，也會發(fā)起對無線信道的搶占，這就需要相應(yīng)的機制來保證任一時刻在通信區(qū)域內(nèi)只能有一 個無線節(jié)點獲得信道使用權(quán)。 媒體介質(zhì)訪問控制 (Medium Access Control,MAC)協(xié)議處于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層部分，主要用于在傳感器節(jié)點間公平有效地共享通信媒介，對傳感器網(wǎng)絡(luò)的 性能有較大影響，是保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。 與 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)相比， WSN 的特點是節(jié)點的電源能量和硬件資源有限、無中心自組織、數(shù)量眾多分布密集、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性強。我國也非常重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，國家 自然科學(xué)基金委員會已經(jīng)審批了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的一個重點課題和多個面上課題，在國家發(fā)展改革委員會的下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程中，也部署了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的課題。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠獲取客觀物理信息，具有十分廣闊的應(yīng)用前景，能應(yīng)用于軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)、防恐反恐、危險區(qū)域遠程控制等諸多領(lǐng)域?，F(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)為人們提供了快捷的通信平臺，極大地方便了人們的信息交流。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) SMAC 協(xié)議的分析與仿真 學(xué)院（全稱） 信息科學(xué)與工程 學(xué)院 專業(yè)、年級 06 級 01 班 學(xué) 生 姓 名 鞏 艷 學(xué)號 06950105 指 導(dǎo) 教 師 許登元 論文評閱人 重慶交通大學(xué) 2020 年 前 言 傳感器技術(shù)、微機電系統(tǒng)、現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)和無線通信等技術(shù)的進步，推動了具有現(xiàn)代意義的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及眾 多學(xué)科，成為目前 IT 領(lǐng)域中的研究熱點之一。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴展了人們的信息獲取能力，將客觀世界的物理信息同傳輸網(wǎng)絡(luò)連接在一起，在下一代互聯(lián)網(wǎng)中將為人們提供最直接、最有效、最真實的信息。 美國在 20 世紀90 年代就開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作，并首先在軍方應(yīng)用和推廣。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (wireless sensor works,WSN)是由大量的廉價微型的傳感器節(jié)點，通過無線通信方式形成的一個特殊的 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)。 其中能耗問題是 WSN 中至關(guān)重要的問題，因此 WSN 的節(jié)點要求必須 是低功耗的。 對于 競爭型的 MAC 協(xié)議，一般情況下所有節(jié)點都共享一個普通信道。 基于競爭的 MAC 協(xié)議有如下有點： (1)由于基于競爭的 MAC 協(xié)議是根據(jù)需要分配信道， 所以這種協(xié)議能較好的滿足節(jié)點數(shù)量和網(wǎng)路負載的變化； (2)基于競爭的 MAC 協(xié)議能較好的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化； (3)基于競爭的 MAC 協(xié)議不需要復(fù)雜的時間同步或集中控制調(diào)度算法。該協(xié)議繼承了 協(xié)議和 PAMAS 協(xié)議的基本思想，同時兼顧了網(wǎng)絡(luò)的可擴展 性，為廣大研究人員參考和比較。 IEEE 協(xié)議中， PCF 和 DCF 都有一種節(jié)省能量模式，運行于該模式時設(shè)備可以周期性地進入睡眠狀態(tài)以節(jié)省能量?；谶@種假設(shè)，設(shè)備通過簡單地廣播一個新標(biāo)幀就可以保持同步睡眠和喚醒?；谏鲜鰞煞N基本思想， SMAC 協(xié)議提出了適合于多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的競爭型 MAC 協(xié)議的節(jié)能方法。 目 錄 中文摘要 ............................................................................................................................................. I 英文摘要 ............................................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................................... 1 課題背景 .................................................................................................................................. 1 研究目的和意義 ...................................................................................................................... 2 研究的主要工作 ...................................................................................................................... 3 論文組織 .................................................................................................................................. 3 第 2 章 傳感器網(wǎng)絡(luò)的概述 .............................................................................................................. 4 傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史 .......................................................................................................... 4 傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) .............................................................................................................. 4 傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ............................................................................................................. 4 傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 ......................................................................................................... 5 傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征 .................................................................................................................. 6 傳感器節(jié)點能量有限 ..................................................................................................... 6 傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點 ......................................................................................................... 6 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景 .......................................................................................................... 7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) .................................................................................................. 8 本章小結(jié) .................................................................................................................................. 9 第 3 章 MAC 協(xié)議 .......................................................................................................................... 10 MAC 協(xié)議設(shè)計的因素 .......................................................................................................... 10 現(xiàn)有的 MAC 協(xié)議 ................................................................................................................. 11 基于固定分配的 MAC 協(xié)議 ........................................................................................ 11 基于隨機競爭的 MAC 協(xié)議 ........................................................................................ 12 基于競爭的 SMAC 協(xié)議 ...................................................................................................... 14 網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用假設(shè) ........................................................................................................... 14 SMAC 協(xié)議基本原理 .................................................................................................. 14 SMAC 協(xié)議基本原理 .................................................................................................. 15 第 4 章 SMAC 協(xié)議的仿真實現(xiàn) ................................................................................................... 19 基于 NS2 的仿真平臺 ........................................................................................................... 19 SMAC 協(xié)議節(jié)能的實現(xiàn) ........................................................................................................ 22 SMAC 協(xié)議仿真設(shè)計流程圖 ...................................................................................... 22 SMAC 協(xié)議仿真結(jié)果及其分析 .................................................................................. 26 SMAC 協(xié)議存在的問題 .............................................................................................. 30 第 5 章 全文總結(jié)與展望 .............................................................................................