井下自組織網(wǎng)絡s-MAC協(xié)議的節(jié)能改進研究.pdf

1、井下自組織網(wǎng)絡需要成千上萬的網(wǎng)絡節(jié)點，這些節(jié)點需要含電量很少的紐扣電池供電，為了使整個系統(tǒng)保持良好的穩(wěn)定性，因此需要系統(tǒng)在節(jié)能方面有良好的表現(xiàn)。
　　對井下自組織網(wǎng)絡S-MAC協(xié)議進行了探討，并分析了井下無線傳輸環(huán)境的特殊性。通過對巷道支護材料、煤層電特性、粉塵、水汽、霧滴的分析，得出井下電磁環(huán)境復雜，信道干擾嚴重，電磁波傳輸衰減較大，這導致井下無線通信具有時延較大、誤碼率較高、多徑效應嚴重等特點，引起節(jié)點經(jīng)常醒來，對數(shù)據(jù)的反復發(fā)

2、送，這些都導致節(jié)點能量白白的消耗。
　　針對井下無線傳輸環(huán)境的特殊性，為了提高能量的有效利用，提出了一種調整動態(tài)占空比機制的協(xié)議。通過對網(wǎng)絡流量的預測，來動態(tài)調整占空比，即當網(wǎng)絡流量變大時，把S-MAC的每一個偵聽睡眠周期再劃分為幾個短周期，提高占空比來適應流量的增加。在數(shù)據(jù)流量比較大的環(huán)境下，由于隊列中排隊的分組數(shù)目很多，S-MAC協(xié)議會因為來不及傳送這些分組而發(fā)生丟包現(xiàn)象，而本協(xié)議能夠根據(jù)所預測的負載情況動態(tài)調整占空比，快速傳

3、遞這些數(shù)據(jù)。
　　采用NS2仿真軟件對改進的S-MAC協(xié)議進行了建模仿真。仿真結果表明，由于S-MAC不能很好的適應網(wǎng)絡流量的變化，因為它對所有的網(wǎng)絡節(jié)點有一個固定的占空比。仿真試驗表明:當網(wǎng)絡流量比較小的時候，改進協(xié)議沒有必要調整占空比，因此占空比和S-MAC協(xié)議相同，能量消耗比較相近;當網(wǎng)絡流量比較大的時候，改進后GSMAC比S-MAC節(jié)省更多的能量，這是因為改進協(xié)議能在一個基本的偵聽睡眠周期內發(fā)送多個分組，從而節(jié)省了同步幀的