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近年来无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)被越来越多的用于大数据量通信的实时监控系统,如结构健康监测、习性观测、智能交通系统等。大量互连的微型传感器节点组成无线传感器网络,对感兴趣的环境信息进行不间断的高精度高速率采集,如用于结构健康监测的节点采样频率至少要为100Hz,数据采集速率至少为1.6Kbps,相比一般的WSN应用,数据量庞大。同时传感器节点的数据存储容量有限,所以大数据量通信的传感网应用除了对实时性要求较高,还有高吞吐量的要求,为WSN的设计提出了新的挑战。
传感器节点是一个微型的嵌入式系统,资源受限;介质访问控制(MediumAccessControl,MAC)协议在节点之间分配有限的无线通信资源,对无线传感器的性能有较大的影响,是保证WSN高效通信的关键网络协议之一。
本文针对需要高吞吐量、低时延的大数据量无线传感网应用,提出了一种基于综合TDMA/FDMA调度的MAC协议。依照文中提出的两条MAC协议调度准则:
1.节点不能与父节点和兄弟节点被分配到同一个时隙t里;
2.节点不能与父节点的邻居节点被分配到同一个时频二维资源单元(t,f),
我们的MAC协议利用树状拓扑关系,同时为节点进行时隙和信道分配,真正做到最大化多信道资源的利用率,用最少的时隙数保证无冲突通信。仿真结果显示,与MMSN和单信道TDMA协议相比,我们提出的MAC协议能进一步提高网络吞吐量、降低延迟,更适用于大数据量通信的实时监控无线传感网应用。