基于ieee .4e及节点空间分布的无线传感器网络研究based on ieee. 4 e and node spatial distribution of wireless work (wsn) research.docx

摘要
无线传感器网络(Wireless works, WSNs)是由安装在一定区域内、对监测目标监控和记录其信息的传感器节点由无线通信方式构成的多跳自组织网络。无线传感器网络是针对应用的一个研究领域。随着无线传感器网络技术的迅速发展以及对无线网络应用需求的增长,研究其标准化及协议性能来保证科研工作和产业化应用的链接已成为无线传感器网络研究的重点。另外,如何提高大规模无线传感器网络的容量也是一个根本性的问题。而网络中节点空间分布的不同以及存在于节点分布区域的障碍物都会对网络容量产生一定的影响。因此,合理的节点空间分布能一定程度上改善无线传感器网络容量。
本文首先对无线传感器网络的经典标准协议 IEEE 的媒体接入规范进行分析,深入研究了对 IEEE MAC 规范改进的最新公布国际标准 IEEE 。文中主要研究了此标准中增强 MAC 规范的三种媒体接入控制机制:LL、 TSCH、DSME。针对 IEEE 标准中,改善了标准 IEEE 非信标使能模式的、可提供确定接入和改善网络设备规模的时隙跳频 TSCH 模式,文章构建了此模式的马尔科夫理论分析模型。并经过一系列推导得出了性能参数丢包率、成功发送每比特的平均能耗、归一化吞吐量以及平均接入时延的表达式。在 Matlab 仿真平台上计算出性能参数的数值,并对比于 IEEE 标准中非信标使能模式。对于大规模的异构无线传感器网络容量的分析,文中基于不同的普通用户节点和协助节点空间分布,分别对传感器网络容量进行求解,得出节点空间分布对网络容量的影响。另外,针对存在障碍物的无线传感器网络,提出一个网络节点分布优化算法,使得网络容量达到最优,并对算法的复杂度进行简单的分析。最后对全文对无线传感器网络的研究工作给出一个总结性描述且对研究课题和发展前景进行了展望。
关键词:无线传感器网络 IEEE 节点空间分布网络容量
Abstract
Wireless works (WSNs) are a multi-hop work through munication between the sensor nodes. These sensor nodes are installed in a certain area to monitor and record the information of the monitored objects. It’s known that WSNs are an applied research field. With the rapid development of its technologies and the growing demand for work’s applications, it has e a focus to analyze the standardization for WSNs and the performance for standard protocol to ensure the links between research and industrial applications. Furthermore it is also a fundamental issue to improving the capacity of large scale wireless works. The different nodes’ spatial distributions in work and the presence for the obstacles will have certain impact on work capacity, and so it needed to study reasonable nodes’ spatial distributions to be achieved certain improvements of work capacity.
Firstly, the thesis analyzes the medium access control (MAC) protocol for IEEE
which is the classic standard for wireless works, and gives an in-depth studying in the latest international standards IEEE , which is an enhancement for IEEE MAC