[01617909]数据密集型传感器网络数据链路层MAC协议的研究

本课题主要研究利用节点密集分布的无线传感器网络中存在的捕获效应,突破传统MAC协议对并发传输的限制,从非合作博弈论数学工具实现功率控制算法的角度切入传统无线传感器网络MAC协议中低吞吐量和高延迟的问题,拓新了博弈论和传感器网络交叉领域的研究方向,突出的创新技术成果包括： （1）针对无线传感器网络多跳通信方式产生的暴露终端问题,设计实现了一种基于地理位置信息的高效并行传输LACT-MAC协议。该协议突破了传统基于CSMA协议对并行传输的限制,利用节点地理位置信息实现暴露终端的并行传输,有效提高了宝贵无线信道资源的复用效率。根据节点的位置坐标对暴露终端节点并行传输的可行性进行了具体的分析,并通过并行传输检测完成传输过程。 （2）应用非合作博弈论来解决数据密集型传感器网络中功率控制的问题,提出一种基于非合作不完全信息博弈的功率控制算法,该算法是以每个节点选择最优功率在网络中进行并行传输为目标,以节点信噪比（SINR）为效用函数,课题研究中应用贝叶斯Nash均衡定理给出了该算法Nash均衡的存在性和唯一性的证明。 （3）研究设计一种工作在单信道、单发射器和单发射功率模式下,适用于数据密集型传感器网络中高效通信并行传输MAC协议,实现多个链接能同时在同一信道上并行传输,显著地提高网络吞吐量、减少数据传输延迟并实现能量的高效利用,有效提高了信道资源的空间复用效率,并可以显著缓解高负载传感器网络中数据链路层数据传输效率。 （4）基于跨层设计优化MAC协议存在不足的问题,本课题提出了一种基于跨层优化的协议（ECL-MAC协议）,该协议利用了路由层和MAC层的信息进行联合优化。协议通过获取路由层的路径信息,能够实现从源节点开始到Sink节点,保持整个传输路径上的节点为活动状态,其他不参与通信的邻居节点进入睡眠状态,有效节省了节点的能耗。