大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、隨著蓄電池行業(yè)水平的發(fā)展對產(chǎn)品質(zhì)量控制和售后服務(wù)的要求,蓄電池行業(yè)需要在蓄電池生產(chǎn)的化成過程對蓄電池的充放電情況進行監(jiān)控。蓄電池的化成生產(chǎn)車間內(nèi),往往有超過4000個電池在同時進行充放電作業(yè),且工業(yè)現(xiàn)場條件惡劣復(fù)雜,對處于大規(guī)模組網(wǎng)狀態(tài)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。
　　 如何在傳統(tǒng)制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的因素,如節(jié)點的帶寬、能量上限等仍沒有得到根本性的解決的前提下,保持甚至優(yōu)化大規(guī)模布局的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體能耗、通信延遲和通

2、信效率,是當前研究的熱點問題。本文從MAC協(xié)議角度對大規(guī)模組網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行分析和研究,主要工作有:
　　 (1)介紹了大規(guī)模蓄電池充放電系統(tǒng)的軟硬件方案以及其對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。同時,對大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的基本理論進行介紹,簡要分析了經(jīng)典的MAC協(xié)議,指出其在大規(guī)模組網(wǎng)條件下的不足,提出解決大規(guī)模組網(wǎng)問題的基本方法:網(wǎng)絡(luò)分解、節(jié)點／信息分類和防擁塞機制。
　　 (2)針對大規(guī)模蓄電池充放電監(jiān)測系統(tǒng)

3、分別存在事件驅(qū)動型和周期采集型兩種事件模型的特點,提出一種針對基于傳播性事件驅(qū)動的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的A-Sift協(xié)議和一種針對基于樹狀拓撲結(jié)構(gòu)的周期性采集網(wǎng)絡(luò)的ABDC-MAC協(xié)議。
　　 A-Sift針對傳播性事件驅(qū)動的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)完整性需求,以及傳播性事件節(jié)點數(shù)目和流量動態(tài)變化的特點,在Sift協(xié)議的基礎(chǔ)上,引入節(jié)點分類優(yōu)先級機制和全局統(tǒng)計調(diào)度機制,解決了事件中心節(jié)點數(shù)據(jù)丟失和信道流量動態(tài)變化的問題。

4、>　　 ABDC-MAC協(xié)議針對樹狀拓撲的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的節(jié)點能量和傳輸效率問題,提出了一種基于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)分解和協(xié)調(diào)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議。該協(xié)議在路由信息的基礎(chǔ)上對網(wǎng)絡(luò)進行再一次分解,并采用了與之相適應(yīng)的節(jié)點接入算法,增強了對大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有良好的適用性。
　　 (3)在上述研究的基礎(chǔ)上,針對大規(guī)模蓄電池充放電生產(chǎn)信息采集問題。提出一種基于網(wǎng)絡(luò)分解和生產(chǎn)信息分級的HBDS-MAC協(xié)議。該協(xié)議以生產(chǎn)設(shè)備的架構(gòu)

5、為基礎(chǔ),構(gòu)筑3層樹狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并且按照業(yè)務(wù)的類型對節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級進行了區(qū)分,滿足了不同數(shù)據(jù)對時延和完整性的要求。該算法也有效地應(yīng)用于大規(guī)模蓄電池充放電監(jiān)測系統(tǒng)中。
　　 本課題主要研究大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及其在大規(guī)模蓄電池充放電監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用,文章根據(jù)應(yīng)用模型的不同,采用不同的解決機制,在功能和性能方面,改進了傳統(tǒng)MAC協(xié)議對大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性問題,并提出一種針對工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的MAC協(xié)議,具有一定的工程