基于多信道的MAC层协议在无线传感器网络中的应用

摘要：随着无线传感器网络在工业测控,医疗监护和智能建筑等领域的迅速发展,使用单一信道和信道竞争的MAC层协议已经很难满足这些应用的低功耗、抗干扰、高可靠性和可预测可控制时延等要求.基于多信道的MAC层协议是满足这些应用要求的一个重要手段.本文提出了系统的对多信道MAC层协议的分类方法,并总结和比较了到目前为止在无线传感器网络多信道MAC层协议方面的主要研究工作和国际标准化协议的研究进展,最后提出了在这个领域的若干研究课题和发展方向.     

基于IEEE802．11无线Mesh网络的MAC层协议研究

通过分析802.11 MAC协议在支持无线 Mesh网络连接时,TCP层会产生不稳定、不公平、不共存问题,验证了IEEE802.11 MAC协议不能很好的支持无线多跳网络.     

高性能水下传感器网络多信道MAC协议

为解决水下无线传感器网络中由于水声信号传播的时-空不确定性引起的空间公平性问题,并有效实现多信道通信,提出了一种基于单收发器的水下多信道MAC协议,即SFM-MAC。该协议利用水下定位信息进行时空信息转换,避免全网同步;通过RTS/CA/CL/CTS握手机制避免多信道隐蔽终端问题,并实现公平接入。采用马尔科夫链构建了控制信道的预约模型,理论分析并计算了考虑预约碰撞条件下的多信道MAC协议的理论吞吐量。仿真实验表明:SFM-MAC的网络公平性指数较传统RTS/CTS类协议提高15%;在2个业务场景下,网络有效吞吐量较单信道水下MAC协议SFAMA和多信道水下MAC协议UMMAC分别提高60%~70%及12%~15%,证明SFM-MAC可以有效提高网络公平性与网络吞吐量。     

基于无线传感器网络的MAC层协议的研究

无线传感器因其巨大的应用前景而受到学术界广泛关注,无线传感器网络媒体访问控制的研究已经成为无线传感器网络中的研究热点。本文在分析无线传感器网络的MAC设计中需要考虑的问题的基础上,对近几年提出的几种典型MAC协议进行了深入探讨,并讨论了其在实际中的应用,最后提出了无线传感器网络MAC协议的发展方向。     

无线网络MAC层自私行为的研究

无线网络需要所有节点都遵守媒体网络控制(MAC)层协议,以保证节点对信道的公平共享,当个别节点为了增大信道占用率而不遵守协议时,会导致网络性能降低甚至崩溃.通过对无线网络MAC层协议的分析,给出了可能的自私行为的类型与特点,分类讨论了目前无线网络MAC层自私行为检测与控制研究进展,指出了存在的问题与未来的研究方向.     

无线mesh网络的分析与研究

介绍了无线 mesh网络(WMN)的结构、特点和应用,分析了无线mesh网络物理层、MAC层协议、路由协议、传输层协议和应用层协议的关键技术及国内外研究现状,介绍了跨层设计的一般原则和方法,最后展望WMN的发展和研究方向.     

一种基于无线ATM的MAC层协议及其性能分析

介质接入控制 (MAC)协议是无线ATM网络中一个关键技术 ,旨在使各种不同业务质量 (QoS)、不同特性的终端能够高效地共享有限的通信带宽资源。本文研究了一种高效的按需指配接入协议 :“分组预约多址接入 /动态指配”(PRMA/DA)协议。通过分析表明 ,该协议对于各种业务均具有较好的系统性能。     

超宽带无线网络

本文介绍目前国际上关于超宽带(UWB)网络的一些研究成果，分别从不同的应用背景，针对UWB的自身特点讨论了超宽带网络的解决方案。包括：基于UWB的MAC协议设计、UWB网络结构及路由算法研究、基于UWB的ATM网络以及基于UWB的军用分组无线网。在MAC协议设计原理中，以无线资源控制(RRC．Radio Resource Control)为着眼点，为实现MAC层协调多址接入的功能，详细阐述了各个功能实体原理及工作过程；讨论了多种路由算法，特别介绍了针对UWB ADHOC网络的动态源路由(DSR，Dynamic Source Routing)方案；在应用方面，介绍了一种基于UWB技术的ATM网络解决方案：将网络分为有线和无线两部分以减少移动网络中有线链路的切换；最后，讨论了一种基于UWB的军用分组无线网络(PRN，Packet Radio Networks)：针对UWB技术捕获时间相对较长的问题，采用保持连接网络(SLN，sustained link networks)MAC协议、比采用常规的分组无线网中的MAC层信令更能获得良好的综合性能。     

Zigbee在油田输油站中的应用

Zigbee是一种专为低成本、低速率和低功耗传感器控制网络设计的无线网络协议.介绍基于IEEE 802.15.4的无线网络协议Zigbee的主要特征,利用CAN总线控制器的ARM微处理器LPC2294和Chipcon公司的CC2420实现基于Zigbee的无线网络应用,并给出该无线传感器网络在油田输油站中的应用.     

Wifi技术在嵌入式横机控制系统中的应用

为了解决横机控制系统网络功能差、信息共享难的问题,将Wifi技术应用到横机的集散控制中.设计了以S3C2440A为微处理器、Windows CE为嵌入式操作系统的横机控制系统,并通过扩展Wifi无线模块,建立了横机控制系统和上位机之间的无线网络,提出了面向横机的Socket编程协议;进行了横机参数、花型等信息传递试验.试验结果表明,通过Wifi无线网络,能够实现上位机对嵌入式横机控制系统的集中监视、操作和管理.     

基于跳频的工业控制无线传感器网络的SPA-MAC协议设计研究

在分析几个典型跳频信道分配协议的基础上,提出了一种MAC控制协议——SPA-MAC.SPA-MAC协议利用函数生成方式确定通信过程中信道的分配,该协议通过加入随机函数生成器,提高了信道分配的"混乱性",增强了网络的安全性,在有干扰的情况下仍能提高网络通信效率.     

基于位置信息的多信道Ad-Hoc网络MAC协议研究

超宽带无线通信技术由于其功耗低、结构简单、定位精确、空间容量大等特点,特别适用于AdHoc无线自组织网。其精确的定位能力,对于Ad Hoc的MAC协议优化有很大的帮助。该文在UWB无线定位的基础上,设计了基于位置信息的多信道Ad Hoc网络的MAC协议,主要介绍了信道分配部分。其主要思想是按照节点所处的物理位置来分配信道,仿真验证了在选择合适的栅格大小的情况下,与传统的静态信道分配在冲突避免和网络吞吐量等方面都有所改进。     

基于跨层设计的业务流量感知和能效WMN路由

基于动态源路由（DSR）协议,综合考虑了来自物理层、媒质接入控制（MAC) 层、应用层的状态信息,采用跨层设计方法提出一种新的无线Mesh网络(WMN)业务流量感知和能效路由（TEER）协议。为了平衡节能和带宽等服务质量 （QoS）需求,根据统计获得的链路可用带宽和节点可用剩余能量以及负载队列占空比等状态信息,设计了表征网络节点能耗和传输情况的综合路由准则（MTEER）。仿真实验结果表明该路由协议可获得比DSR和基于功率控制的能量感知多径路由协议（EMRP）更好的网络性能,如网络寿命和吞吐量。     

车载自组网安全信息传输MAC协议研究

车载自组网能有效提高道路交通的安全。安全信息传输是车载自组网最为重要的部分,安全信息快速、可靠传输需要设计有效的MAC协议。介绍VANET安全信息分类及相应MAC协议设计需求。对现有交通安全信息传输的MAC协议进行了综述。     

一种新型移动通信网络--Ad Hoc网络

无线移动Ad Hoc网络由于其无固定基础设施、自我组织、分布管理、动态拓扑、多跳通信等特点成为近年研究的热点。各结点的媒体接入控制(MAC)层协议规定了结点接入信道进行通信的机制,网络层路由协议规定了如何搜寻站点和维护高速动态拓扑的网络。介绍了Ad Hoe网络的基本特性,并分析了现有主要的几种MAC协议和路由协议。     

基于TinyOS的ZigBee协议MAC层设计与实现

该文基于TinyOS系统对无线传感器网络协议进行了研究。对TinyOS网络协议的体系进行了分析。鉴于无线传感器网络的强应用相关性和网络协议的重要性,在分析无线传感器网络特点的基础上,使用nesC语言在TinyOS中实现了ZigBee的MAC层数据处理。该文为在TinyOS中使用主动消息机制实现无线传感器网络中的ZigBee协议提供技术路线图。     

IEEE802．16e宽带无线移动接入网络中休眠模式系统设计

针对宽带无线移动通信的特点,在深入分析IEEE802.16e休眠模式的基础上提出BS休眠模式模块的系统设计方案,该方案能够实现IEEE802.16e BS MAC协议栈休眠模式模块所需功能.     

无线局域网中MAC层QoS算法

本文通过对IEEE802.11无线局域网的媒体接入控制（MAC：MediaAccessControl）层QoS（Quality of Service）支持技术进行研究,介绍了QoS参数,认识MAC接入机制DCF对提供QoS方面存在的局限性,提出了PCWA（Practical Contention Window Adjustment）算法,根据通信数据流状况模式（traffic pattern）,不断调整高优先级的最佳竞争窗口尺度,使整个系统实时业务获得最大的吞吐率和最小的等待时间。