基于竞争MAC协议的无线传感器网络仿真研究(3)
1.2 现今基于竞争的传感器网络 MAC协议研究的情况
典型的基于竞争的MAC协议按需使用信道，这种方式的基本思想是当节点需要发送数据时，各个节点之间通过竞争方式使用无线信道，若是在这个过程之中产生了碰撞，节点就会按照某种方式对数据进行重新发送的操作，一直持续到数据被成功发送出去或是发送被放弃[1]。传统竞争协议比如IEEE802.11，被广泛的应用于 WLAN和Ad hoc网络之中。一般的无线传感器网络MAC协议都会在此基础上进行改进，原因是空闲侦听能耗过大。在基于竞争的MAC协议之中，根据网络流量来决定占空比能够极大的提高能量效率。T-MAC协议、S-MAC协议以及Sift协议就是利用传感器节点在大多数时间中处于空闲的状态，让节点处于睡眠状态，并以此来节省能量。为了低价格、低功率的无线网络需求的满足，IEEE的新的标准委员会的新的任务组(任务四组)于2000 年成立，这个任务组所担负的任务是制定低速率无线个域网(LR-WPAN)标准。该标准以低能耗、低速率、低成本为设计的重点目标，并支持CSMA/CA技术，通过采用ACK机制来保证传输过程的可靠性。不管是国内还是国外都有许多大学或研究机构投入了大量的研发人员和资金从事无线传感器网络的研究工作[2]。
1.3 主要工作及论文的组织结构
能量受限使得低功耗的要求成为成为一个最重要的限制之一。针对现阶段无线传感器网络的能耗问题，本文对其MAC层协议进行了相关的分析研究，并进行了改进设计。
首先对无线传感器网络的研究背景以及其所具有主要优势进行了介绍。然后对现有的几种基于竞争的MAC协议IEEE802.11、S-MAC、T-MAC以及Sift协议进行了研究和分析。其中重点对经典的基于竞争的S-MAC协议进行了深入的研究和分析，并对S-MAC协议进行适当的改进，在ubuntu平台下搭建仿真环境，利用仿真软件NS2.3对这种协议以及改进后的协议进行仿真和比较。
本文的章节安排如下：
第一章介绍了本文的选题背景，对无线传感器网络的MAC协议的研究背景、研究目的和意义以及本文的主要论述工作和论文的组织结构进行了介绍。
第二章详细介绍了无线传感器网络的概念、无线传感器网络的体系结构，介绍无线传感器网络的主要优势，随后描述了其主要的应用方向。
第三章首先进行了无线传感器网络 MAC 协议概述，然后讨论了无线传感器网络MAC协议设计中的所需要考虑的影响因素，分析了无线传感器网络中造成能量浪费的主要原因，然后对无线传感器网络MAC协议进行了分类和介绍。
第四章详细介绍了基于竞争的S-MAC协议，分析其工作机制以及这种协议的优点和缺点。
第五章搭建仿真平台，对S-MAC协议以及改进后的S-MAC协议进行仿真和对比。
1.4 本章小结
本章介绍了本课题的选题背景，介绍了无线传感器网络的发展前景和目前的研究进展，并对论文的组织结构进行了介绍。
2 无线传感器网络的概述
2.1 无线传感器网络的概念
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)是一种无中心节点的分布式传感网络，由大量分布在监测区域内的微型的传感器节点组成。这些节点通过相互之间的无线通信形成了一个自组织的多跳的网络系统。感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息的工作由节点完成，最后通过网络来发送给观察者。
在为数众多的微小节点之中，主要集成了数据处理模块、通信模块和传感器模块，它们是随机分布的，它们通过自组织的形式来构成一个通信网络，从而达到实现采集数据与传输数据功能的目的。节点通过借助内置的多种形式的传感器,来监测所有周围环境中声纳、雷达、红外、热、地震波等信号,并且探测包括噪声、光强度、温度、土壤成分、湿度、压力、移动物体的大小、速度和方向在内的等许多人们所感兴趣的物理参数。传感器节点之间协作能力良好，以局部的数据交换的方式来完成全局的任务。