基于優(yōu)先級和休眠機制的無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的能效優(yōu)化.pdf

1、無線體域網(wǎng)是新一代的無線網(wǎng)絡，在醫(yī)療、救援、軍事等領域有著非常廣泛的應用前景，它的主要組成單元為傳感器節(jié)點，負責數(shù)據(jù)信息的采集、處理和傳輸。傳感器節(jié)點通常是由電池供電，能量十分有限，因此，降低傳感器節(jié)點的能量消耗，延長生存周期對無線體域網(wǎng)就顯得非常關鍵。在無線體域網(wǎng)中，媒體訪問控制(Media Access Control，MAC)協(xié)議決定著傳感器節(jié)點使用無線信道的方式，為傳感器節(jié)點分配有限的無線信道資源，對無線體域網(wǎng)的性能有著重要的影

2、響。因此，研究設計低能耗的MAC協(xié)議，對提高無線體域網(wǎng)的性能有著非?，F(xiàn)實的意義，本文將分別從設置優(yōu)先級和休眠機制兩個角度對無線體域網(wǎng)中的MAC協(xié)議進行優(yōu)化。
　　本文首先介紹了無線體域網(wǎng)的研究背景和關鍵技術(shù)，分析了無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的研究現(xiàn)狀和設計MAC協(xié)議的原則，并重點介紹了基于Wake Up Radio的MAC協(xié)議，該協(xié)議采用在傳感器節(jié)點上附加一個低能耗的喚醒模塊來控制節(jié)點的休眠與激活。進而，本文通過對業(yè)務類型、傳感器節(jié)點設

3、置優(yōu)先級以及簡化緊急業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸流程等方式，對基于Wake Up Radio的MAC協(xié)議進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的MAC協(xié)議在降低無線體域網(wǎng)的能量消耗方面取得了不錯的效果，提高了無線體域網(wǎng)的能效性。其次針對現(xiàn)有無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議設計中普遍采用的傳統(tǒng)休眠進行了優(yōu)化。構(gòu)建了馬爾科夫鏈隨機模型，引入了能耗和時延代價矩陣，通過采用線性規(guī)劃的方法解決了有約束條件的最優(yōu)化問題，進而得到了使得能耗取得最小值的最優(yōu)決策。根據(jù)最優(yōu)決策來決定傳感器節(jié)點在下一時