无线传感器网络节能协议设计

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1、通信与信息系统专业优秀论文通信与信息系统专业优秀论文 无线传感器网络节能协议设计无线传感器网络节能协议设计关键词：节能协议关键词：节能协议 媒体接入层媒体接入层 无线传感器网络无线传感器网络摘要：无线传感器网络(Wirelass Sensor Network)是目前的应用热点，它在军 事，民用，商业方面都有着巨大的应用意义。但是它的能量问题一直制约其大 规模使用。由于无线传感器网络中，每个节点的能量只限于电池供电，而且电 池一般都不可能再充电，因此为了降低能量的消耗，学者们提出了很多方法。 有些是从硬件方面节能，例如改进射频模块，使之集成化，能耗更少，选用体 积小、成本低、速度快、支持休眠且能

2、耗低的处理芯片；有些是从软件入手， 开发简单适用的操作系统，开发网络通信的节能协议栈，开发节点覆盖协议。 本文就是从软件方面着手，提出更有效更适合 WSN 的协议。 一般的协议设计 会从网络的各个层次去设计节能协议，例如，媒体接入(MAC)层节能协议，网络 层节能协议，应用层节能协议。目前大多数学者的节能协议设计都是单层的， 虽然它们各自都有一定的节能效果，但是各个层次的协议结合起来形成可工作 的协议栈之后就不一定能够达到最好的节能效果。因此本文所设计的协议不是 单层的，而是跨层的。 本文所提出的 RMAC 协议是跨网络层和 MAC 层的跨层 协议。RMAC 协议的网络层协议是基于基站洪泛路由

3、协议(BSF)是专门为 WSN 所 设计的，它利用了传感器网络的特殊性，即数据的最终目的节点只有基站一个， 因此 BSF 可以做得既简单有效又很节能。至于 MAC 层协议，PMAC 协议使用了经 典的 SMAC 协议。由 BSF 和 SMAC 协议结合起来的跨层协议 PMAC 协议克服了大多 数协议要以牺牲时延为代价来节省能量的问题，不仅能降低时延，又能节省能 量。本文不仅理论证明了该协议的节能省时的效果，而且使用 NS2 仿真器编程 仿真，仿真结果也证明了该协议几乎能省近一倍的时延，而且不论链路负荷如 何所耗能量都较少，而且也很稳定。 另外，由于通常 WSN 中节点数目巨大， 为了让 WSN

4、 能够在正常监测目标区域的同时，又能够工作尽可能长的时间，覆 盖协议也是必不可少的。通常覆盖协议是做在应用层的。本文提出的 PSMAC 协 议是将覆盖协议和 MAC 协议结合起来所形成的。根据理论推导，可证明该跨层 协议比原来的两层协议简单，而且节能效果非常好。如果某应用所投放的节点 数目是刚好能覆盖整个观察区域所需最少节点数的 4 倍，那么 PSMAC 协议能耗 大约是原来 MAC 协议的三分之一。正文内容正文内容无线传感器网络(Wirelass Sensor Network)是目前的应用热点，它在军事， 民用，商业方面都有着巨大的应用意义。但是它的能量问题一直制约其大规模 使用。由于无线传

5、感器网络中，每个节点的能量只限于电池供电，而且电池一 般都不可能再充电，因此为了降低能量的消耗，学者们提出了很多方法。有些 是从硬件方面节能，例如改进射频模块，使之集成化，能耗更少，选用体积小、 成本低、速度快、支持休眠且能耗低的处理芯片；有些是从软件入手，开发简 单适用的操作系统，开发网络通信的节能协议栈，开发节点覆盖协议。本文就 是从软件方面着手，提出更有效更适合 WSN 的协议。 一般的协议设计会从网 络的各个层次去设计节能协议，例如，媒体接入(MAC)层节能协议，网络层节能 协议，应用层节能协议。目前大多数学者的节能协议设计都是单层的，虽然它 们各自都有一定的节能效果，但是各个层次的协

6、议结合起来形成可工作的协议 栈之后就不一定能够达到最好的节能效果。因此本文所设计的协议不是单层的， 而是跨层的。 本文所提出的 RMAC 协议是跨网络层和 MAC 层的跨层协议。 RMAC 协议的网络层协议是基于基站洪泛路由协议(BSF)是专门为 WSN 所设计的， 它利用了传感器网络的特殊性，即数据的最终目的节点只有基站一个，因此 BSF 可以做得既简单有效又很节能。至于 MAC 层协议，PMAC 协议使用了经典的 SMAC 协议。由 BSF 和 SMAC 协议结合起来的跨层协议 PMAC 协议克服了大多数协 议要以牺牲时延为代价来节省能量的问题，不仅能降低时延，又能节省能量。 本文不仅理论

7、证明了该协议的节能省时的效果，而且使用 NS2 仿真器编程仿真， 仿真结果也证明了该协议几乎能省近一倍的时延，而且不论链路负荷如何所耗 能量都较少，而且也很稳定。 另外，由于通常 WSN 中节点数目巨大，为了让 WSN 能够在正常监测目标区域的同时，又能够工作尽可能长的时间，覆盖协议 也是必不可少的。通常覆盖协议是做在应用层的。本文提出的 PSMAC 协议是将 覆盖协议和 MAC 协议结合起来所形成的。根据理论推导，可证明该跨层协议比 原来的两层协议简单，而且节能效果非常好。如果某应用所投放的节点数目是 刚好能覆盖整个观察区域所需最少节点数的 4 倍，那么 PSMAC 协议能耗大约是 原来 M

8、AC 协议的三分之一。 无线传感器网络(Wirelass Sensor Network)是目前的应用热点，它在军事，民 用，商业方面都有着巨大的应用意义。但是它的能量问题一直制约其大规模使 用。由于无线传感器网络中，每个节点的能量只限于电池供电，而且电池一般 都不可能再充电，因此为了降低能量的消耗，学者们提出了很多方法。有些是 从硬件方面节能，例如改进射频模块，使之集成化，能耗更少，选用体积小、 成本低、速度快、支持休眠且能耗低的处理芯片；有些是从软件入手，开发简 单适用的操作系统，开发网络通信的节能协议栈，开发节点覆盖协议。本文就 是从软件方面着手，提出更有效更适合 WSN 的协议。 一般的

9、协议设计会从网 络的各个层次去设计节能协议，例如，媒体接入(MAC)层节能协议，网络层节能 协议，应用层节能协议。目前大多数学者的节能协议设计都是单层的，虽然它 们各自都有一定的节能效果，但是各个层次的协议结合起来形成可工作的协议 栈之后就不一定能够达到最好的节能效果。因此本文所设计的协议不是单层的， 而是跨层的。 本文所提出的 RMAC 协议是跨网络层和 MAC 层的跨层协议。 RMAC 协议的网络层协议是基于基站洪泛路由协议(BSF)是专门为 WSN 所设计的， 它利用了传感器网络的特殊性，即数据的最终目的节点只有基站一个，因此BSF 可以做得既简单有效又很节能。至于 MAC 层协议，PM

10、AC 协议使用了经典的 SMAC 协议。由 BSF 和 SMAC 协议结合起来的跨层协议 PMAC 协议克服了大多数协 议要以牺牲时延为代价来节省能量的问题，不仅能降低时延，又能节省能量。 本文不仅理论证明了该协议的节能省时的效果，而且使用 NS2 仿真器编程仿真， 仿真结果也证明了该协议几乎能省近一倍的时延，而且不论链路负荷如何所耗 能量都较少，而且也很稳定。 另外，由于通常 WSN 中节点数目巨大，为了让 WSN 能够在正常监测目标区域的同时，又能够工作尽可能长的时间，覆盖协议 也是必不可少的。通常覆盖协议是做在应用层的。本文提出的 PSMAC 协议是将 覆盖协议和 MAC 协议结合起来所

11、形成的。根据理论推导，可证明该跨层协议比 原来的两层协议简单，而且节能效果非常好。如果某应用所投放的节点数目是 刚好能覆盖整个观察区域所需最少节点数的 4 倍，那么 PSMAC 协议能耗大约是 原来 MAC 协议的三分之一。 无线传感器网络(Wirelass Sensor Network)是目前的应用热点，它在军事，民 用，商业方面都有着巨大的应用意义。但是它的能量问题一直制约其大规模使 用。由于无线传感器网络中，每个节点的能量只限于电池供电，而且电池一般 都不可能再充电，因此为了降低能量的消耗，学者们提出了很多方法。有些是 从硬件方面节能，例如改进射频模块，使之集成化，能耗更少，选用体积小、

12、 成本低、速度快、支持休眠且能耗低的处理芯片；有些是从软件入手，开发简 单适用的操作系统，开发网络通信的节能协议栈，开发节点覆盖协议。本文就 是从软件方面着手，提出更有效更适合 WSN 的协议。 一般的协议设计会从网 络的各个层次去设计节能协议，例如，媒体接入(MAC)层节能协议，网络层节能 协议，应用层节能协议。目前大多数学者的节能协议设计都是单层的，虽然它 们各自都有一定的节能效果，但是各个层次的协议结合起来形成可工作的协议 栈之后就不一定能够达到最好的节能效果。因此本文所设计的协议不是单层的， 而是跨层的。 本文所提出的 RMAC 协议是跨网络层和 MAC 层的跨层协议。 RMAC 协议

13、的网络层协议是基于基站洪泛路由协议(BSF)是专门为 WSN 所设计的， 它利用了传感器网络的特殊性，即数据的最终目的节点只有基站一个，因此 BSF 可以做得既简单有效又很节能。至于 MAC 层协议，PMAC 协议使用了经典的 SMAC 协议。由 BSF 和 SMAC 协议结合起来的跨层协议 PMAC 协议克服了大多数协 议要以牺牲时延为代价来节省能量的问题，不仅能降低时延，又能节省能量。 本文不仅理论证明了该协议的节能省时的效果，而且使用 NS2 仿真器编程仿真， 仿真结果也证明了该协议几乎能省近一倍的时延，而且不论链路负荷如何所耗 能量都较少，而且也很稳定。 另外，由于通常 WSN 中节点

14、数目巨大，为了让 WSN 能够在正常监测目标区域的同时，又能够工作尽可能长的时间，覆盖协议 也是必不可少的。通常覆盖协议是做在应用层的。本文提出的 PSMAC 协议是将 覆盖协议和 MAC 协议结合起来所形成的。根据理论推导，可证明该跨层协议比 原来的两层协议简单，而且节能效果非常好。如果某应用所投放的节点数目是 刚好能覆盖整个观察区域所需最少节点数的 4 倍，那么 PSMAC 协议能耗大约是 原来 MAC 协议的三分之一。 无线传感器网络(Wirelass Sensor Network)是目前的应用热点，它在军事，民 用，商业方面都有着巨大的应用意义。但是它的能量问题一直制约其大规模使 用。

15、由于无线传感器网络中，每个节点的能量只限于电池供电，而且电池一般 都不可能再充电，因此为了降低能量的消耗，学者们提出了很多方法。有些是 从硬件方面节能，例如改进射频模块，使之集成化，能耗更少，选用体积小、成本低、速度快、支持休眠且能耗低的处理芯片；有些是从软件入手，开发简 单适用的操作系统，开发网络通信的节能协议栈，开发节点覆盖协议。本文就 是从软件方面着手，提出更有效更适合 WSN 的协议。 一般的协议设计会从网 络的各个层次去设计节能协议，例如，媒体接入(MAC)层节能协议，网络层节能 协议，应用层节能协议。目前大多数学者的节能协议设计都是单层的，虽然它 们各自都有一定的节能效果，但是各个

16、层次的协议结合起来形成可工作的协议 栈之后就不一定能够达到最好的节能效果。因此本文所设计的协议不是单层的， 而是跨层的。 本文所提出的 RMAC 协议是跨网络层和 MAC 层的跨层协议。 RMAC 协议的网络层协议是基于基站洪泛路由协议(BSF)是专门为 WSN 所设计的， 它利用了传感器网络的特殊性，即数据的最终目的节点只有基站一个，因此 BSF 可以做得既简单有效又很节能。至于 MAC 层协议，PMAC 协议使用了经典的 SMAC 协议。由 BSF 和 SMAC 协议结合起来的跨层协议 PMAC 协议克服了大多数协 议要以牺牲时延为代价来节省能量的问题，不仅能降低时延，又能节省能量。 本文不仅理论证明了该协议的节能省时的效果，而且使用 NS2 仿真器编程仿真， 仿真结果也证明了该协议几乎能省近一倍的时延，而且不论链路负荷如何所耗 能量都较少，而且也很稳定。 另外，由于通常 WSN 中节点数目巨大，为了让 WSN 能够在正常监测目标区域的同时，又能够工作尽可能长的时间，覆盖协议 也是必不可少的。通常覆盖协议是做在应