文档介绍：工学博士学位论文 无线传感器网络MAC 层退避算法及 功控算法研究那成亮哈尔滨工业大学 2006年12月国内图书分类号: 国际图书分类号: 工学博士学位论文 无线传感器网络MAC 层退避算法及 功控算法研究 博士研究生:那成亮 导 师:周廷显教授申请学位:工学博士 学科、专业:信息与通信工程 所在单位:电子与信息技术研究院 答辩日期:2006 年12 月授予学位单位:哈尔滨工业大学 Classified Index: : Dissertation for the Doctor Degree in Engineering RESEARCH ON BACKOFF AND POWER CONTROL ALGORITHMS FOR WIRELESS WORKS MAC LAYER Candidate: Na Chengliang Supervisor: Prof. Zhou TingxianAcademic Degree Applied for: Doctor of EngineeringSpeciality: Information munication EngineeringAffiliation:School of Electronics and Information Technology Date of Defence: Dec., 2006Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology摘要摘要由于无线传感器网络不需要任何固定网络的支持,具有快速展开、抗毁性强等特点,引起人们的广泛关注,它在军事监控与环境监测,地震与气候预测,地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广泛的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集技术的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。媒质接入层(MAC)技术是无线传感器网络中最具挑战性的一部分,而节能则是MAC协议的首要问题。无线传感器节点硬件具有功能简单、低成本、低功耗、低数据率、发射功率小的特点,并且应用于多种复杂环境,同时网络拓扑结构变化快、无中心化,这使得一些传统的MAC层技术难以保证较好的性能。因此,研究对网络环境有一定适应能力的自适应MAC技术具有重要的意义。本文基于系统性能分析与优化,对无线传感器网络MAC层自适应退避算法和自适应功率控制算法进行了较深入的研究。本文首先针对MAC层CSMA接入方式提出一种能自适应网络流量且有效避免二次冲突的AASC退避算法。针对无线传感器网络的能量限制和多跳中继通信的特点,建立了多跳拓扑结构的无线传感器网络、节点、协议各级仿真模型,,指出该算法的不足。对无线传感器网络数据传输的关键问题之一,如何传输其它节点的中继数据进行了研究,仿真对比了中继数据优先传输的好处。提出了能自适应网络流量且有效避免二次冲突的AASC退避算法,利用Markov链理论分析了该算法的性能,,理论分析和仿真证明AASC退避算法在网络节点数目变化时有更高的吞吐量,能适应网络的变化,节省网络能量,提高网络吞吐量。其次指出已有的基于博弈论的功控算法不能适用于无线传感器网络,提出利用MAC协议的交换信息在无线传感器网络中实现分布式非合作博弈自适应功率控制算法。由传感节点的非中心控制和相互作用,以及尽量减少网络开销的观点,提出利用MAC协议的交换信息实现基于博弈论的分布式功控算法,结合网络的多跳中继通信方式,进一步考虑加入自适应调节因子,使功控算法适应流量变化,分析了基于博弈论的分布式自适应功控算法的收- I - 哈尔滨工业大学工学博士学位论文敛速度、稳定性、公平性等,证明该非合作博弈自适应功控算法提高了网络的节能性能。最后指出由于MAC层会对路由协议有影响,所以评估路由协议时应该将媒体接入层与网络层联合考虑。首先介绍了比较有代表性的节能分层路由协议—LEACH路由协议,然后分析了MAC层采用的基于博弈论的功率控制算法对LEACH协议的影响,仿真证明采用该功率控制算法可以进一步降低LEACH路由协议的能耗。关键词无线传感器网络;MAC协议;退避算法;博弈论;功控算法- II -Abstract Abstract As the result of properties of wireless works (WSNs) that fastdeployment and robustness, WSNs have recently r