鉴于大家对硕士毕业论文十分关注，我们编辑小组在此为大家搜集整理了“基于时分复用的一种无线传感器网络MAC协议的设计”一文，供大家参考学习!
引言
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，涉及多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待发现和研究。在无线传感器网络中，MAC 协议决定了无线通道的使用方式，在无线传感器网络节点之间分配有限的无线通信资源，用来建立网络可靠的点到点或者点到多点的通信链路。MAC 协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络的性能有较大影响。MAC 协议设计的好坏是保证无线传感器网络通信高效与否的关键因素之一。
在设计无线传感器网络的MAC 协议时，主要需要考虑以下三个方面：节省能量，可扩展性和网络效率。以上三个方面，重要性一般是依次减低。在传统网络中，节点能够连续地获得能量供应，整个网络的拓扑结构相对稳定，网络的变化范围和变化频率都比较小，因此传统网络的MAC 协议重点考虑节点使用带宽的公平性、提高带宽的利用率以及增加网络的实时性。而在无线传感器网络中，节点的能量供应问题没有得到很好的解决，节点本身就不能自动补充能量或能量补充不足，所以节约能量就变成了无线传感器网络MAC 协议设计时需要首要考虑的因素。
1 目前典型的MAC协议
目前ＭＡＣ协议有很多种，也有很多种分类。按照采用固定分配通道方式还是随机访问信道方式分类可以分为：基于竞争的ＭＡＣ协议，基于时分复用的ＭＡＣ协议，其他类型的ＭＡＣ协议。
1.1 基于竞争的 MAC 协议
基于竞争的随机访问MAC 协议采用按需使用通道的方式，其基本思想是当节点需要发送数据时，通过竞争方式使用无线通道，如果发送的数据产生了碰撞，就按照某种策略重发数据，直到数据发送成功或放弃发送。典型的基于竞争的随机访问MAC 协议是载波侦听多路访问(CSMA)。在IEEE 802.11 MAC 协议的基础上，研究者提出了多个基于竞争的MAC协议用于传感器网络。比如：S-MAC 协议，T-MAC 协议等等。
1.2 基于时分复用的 MAC 协定
时分复用是实现通道分配的简单成熟的机制，现在应用较广的蓝牙网络就是采用了时分复用的MAC 协议。在无线传感器网络中采取时分复用机制，就是为每个节点分配独立的用于数据发送或接收的时间片，节点在其它空闲时间片内则转入睡眠状态。
1.3 其它类型的 MAC 协议
基于时分复用的MAC 协议也有自己的缺点，比如网络扩展性较差，需要节点间严格的时间同步，对能量和计算能力有限的节点而言实现起来比较困难。因此有很多研究人员考虑通过FDMA 或者CDMA 与TDMA 相结合的方法，为每对节点分配互不干扰的信道实现消息传输，从而增强协议的扩展性。
2 基于时分复用的一种MAC 协议设计
本文所讨论的协议是针对特定的分簇网络，基于周期性的时分复用ＭＡＣ协议。协议对每个节点划分了具体的工作时间片和工作时隙，最大地节省了节点的耗电量，而且增加了重传机制，能有效提高系统发送的成功率。
2.1 网络结构
无线传感器网络是由接收器（1 个）、中继器（多个）和传感器（大量）组成的分簇网络。接收器是整个无线传感器网络信息的集结点；中继器的主要工作就是收集它的下级节点（包括中继器和传感器）的采集信息并转发给它的上级节点（包括中继器或者接收器）；传感器的工作就是采集信息，发送给它的上级节点（包括中继器或者接收器），它自身没有转发功能。接收器和中继器由于汇聚了从多个传感器中的采集数据，因而也称为为骨干节点。整个无线传感器网络拓扑图所示。
2.2 时间片划分
每个骨干节点都有自己的时间片，此骨干节点的下级节点都只在此时间片内把采集到的数据上交，因此只要设计好各个时间片，就能有效避免设备之间的互相干扰。为了确保一个周期内所有传感器的采集数据都可以到达接收器，设计时先设定一个周期内时间片n 从大到小依次工作，而且保证同一条链路上的骨干节点越远离接收器，其时间片n 值就越大（接收器的时间片是0），这个保证可以在路由协议中实现。
