基于网络效用最大化与冲突避免的无线传感器网络MAC协议

发布时间：2018-02-02 23:01

  本文关键词： 无线传感器网络 效用最大化 冲突避免 媒体访问控制协议　出处：《计算机应用》2014年11期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中的无线信号冲突和能量利用效率问题,提出了一种基于网络效用最大化与冲突避免的媒体访问控制(UM-MAC)协议。该协议基于时分多路复用(TDMA)调度机制,将效用模型引入无冲突的节点工作时隙分配过程中,把链路可靠性、网络能耗归纳到一个统一的效用优化框架中;进而提出了一个启发式算法,使网络能够快速找到一个基于网络效用最大化与冲突避免的节点工作时隙调度方案。将UM-MAC协议与S-MAC协议和冲突避免MAC(CA-MAC)协议进行比较,在不同节点数量的网络环境中,UM-MAC获得的网络效用较大,平均数据包成功发送率较高,生命周期介于S-MAC与CA-MAC之间,在不同的网络负载下所有节点发数据包到汇聚节点的平均时延有所增加。仿真实验结果表明:UM-MAC协议较好地解决了冲突干扰问题,提高了网络的数据包成功发送率和能量利用效率等性能;在低网络负载时,TDMA类协议的性能并不比竞争类协议好。
[Abstract]:Aiming at the problem of wireless signal conflict and energy utilization efficiency in periodic reporting wireless sensor networks (WSNs). A media access control protocol (UM-MAC) based on maximization of network utility and conflict avoidance is proposed, which is based on time division multiplexing (TDMA) scheduling mechanism. The utility model is introduced into the no-conflict node working slot allocation process, and link reliability and network energy consumption are summed up into a unified utility optimization framework. Then a heuristic algorithm is proposed. So that the network can quickly find a node scheduling scheme based on maximization of network utility and conflict avoidance. The UM-MAC protocol and S-MAC protocol and collision avoidance MACCA-MAC). The protocol is compared. In the network environment with different number of nodes, UM-MAC is more effective, the average packet success rate is higher, and the life cycle of UM-MAC is between S-MAC and CA-MAC. Under different network loads, the average delay of sending packets to the sink node increases. The simulation results show that the collision interference problem can be solved well by the proposed protocol of: UM-MAC. The performance of the network is improved, such as the successful sending rate of data packet and the efficiency of energy utilization. The performance of TDMA class protocol is not better than that of competitive class protocol under low network load.
【作者单位】： 西南交通大学信息科学与技术学院;西南民族大学计算机科学与技术学院;
【基金】：中国博士后科学基金资助项目(2013M542289) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(13NZYTD02) 西南民族大学教改项目(2013ZC60)
【分类号】：TP212.9;TN915.04
【正文快照】： 0引言媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)子层协议是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)协议栈中的重要架构之一,它决定了无线信道的适应方式,并为节点分配无线通信资源,直接影响了网络的生命周期、吞吐量以及数据包时延等性能,成为了WSN研究中的热点之一。根

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1485704