传感器网络中基于前缀包编码的低功耗MAC协议的设计与实现

发布时间：2017-05-28 05:06

  本文关键词：传感器网络中基于前缀包编码的低功耗MAC协议的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物联网的发展,无线传感网络的能耗问题越来越重要,因为能量是影响传感网在现实场景中能否应用的重要因素。射频通信是无线传感节点中最耗能的部分,过去几年,为了提升射频通信的能耗效率提出了很多低功耗MAC协议。在这些低功耗MAC协议中,前缀包大部分是用来唤醒接收端节点的,然而,这些前缀包的数据传输能力并没有被利用起来。本文中,我们提出了COPE,通过对前缀包进行网络编码,充分利用了前缀包的数据传输能力。COPE有两个重要的特点,首先,被动接收端集合选择的方式不会带来任何多余的通讯开销,而且可以决定是否接收串听到的数据包；其次,COPE支持多种路由原语,比如单播或者广播,它在低功耗链路层(第2层)与网络层(第3层)之间,相当于位于第2.5层。本文主要贡献包括如下三个部分：(1)在无线低功耗网络中首次研究并充分利用了前缀包来进行数据传输,在前缀包检测接收端节点的同时传输数据包。与传统的方法相比,减少了数据传输的时间,从而提高了系统的能量利用效率。(2)本文提出了一种新型的前缀包编码设计,COPE。COPE有两个重要特征：①对于系统来说,没有多余的通讯开销；②COPE是一个通用的2.5层协议,支持三种常见的路由原语。(3)本文实现了COPE,并在无线低功耗网络中设置了不同的网络环境来测试COPE的性能。然后进一步提出了分析模型来帮助分析COPE的性能。结果显示,相对基于前缀包的传统低能耗方法,COPE显著的提高了能量的利用效率。
【关键词】：无线传感网 前缀包编码 MAC协议 COPE
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 研究动机及意义12-13
• 1.3 研究内容13-14
• 1.4 论文组织结构14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 相关工作16-22
• 2.1 传感网中现有MAC协议16-18
• 2.2 传感网中现有路由协议18-19
• 2.3 传感网中网络编码19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 面向单播的设计与实现22-33
• 3.1 概述22
• 3.2 面向单播的设计22-27
• 3.2.1 现有MAC协议的单播性能分析23-24
• 3.2.2 面向单播的设计24-27
• 3.3 面向单播的实现27-32
• 3.3.1 传感器节点类型27-28
• 3.3.2 TinyOS编程模型28-29
• 3.3.3 单播的实现29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 面向广播的设计与实现33-39
• 4.1 概述33
• 4.2 面向广播的设计33-36
• 4.2.1 现有MAC协议广播性能分析33-35
• 4.2.2 面向广播的设计35-36
• 4.3 面向广播的实现36-38
• 4.4 本章小结38-39
• 第5章 性能分析模型与实验结果39-51
• 5.1 概述39-40
• 5.2 单播与广播性能建模分析40-44
• 5.2.1 单播性能建模分析40-43
• 5.2.2 广播性能建模分析43-44
• 5.3 模型分析结果44-47
• 5.4 测试平台实验及实验结果47-50
• 5.4.1 实现及通讯开销47
• 5.4.2 小型网络实验47-49
• 5.4.3 系统集成实验49-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第6章 总结和展望51-53
• 6.1 全文工作总结51
• 6.2 未来工作51-53
• 参考文献53-58
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果58-59
• 致谢59

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