無線傳感器網絡中報頭壓縮算法研究與實現(xiàn).pdf

1、集數據采集、處理和通信于一體的無線傳感器網絡以其低廉的價格、便利的部署方式得到越來越廣泛的使用，對傳感器網絡各個方面的研究也日益成為學術界非?；钴S的課題。報頭壓縮技術可消除報頭域中的冗余信息，減少數據傳輸量，是節(jié)約網絡能耗、提高網絡服務質量的有效途徑。本文著重研究傳感器網絡中的報頭壓縮算法及實現(xiàn)問題。主要工作包括以下幾個方面。 (1)在采用GAF拓撲結構的密集傳感器網絡中，針對MAC協(xié)議報頭域中MAC地址過長的問題，提出一種分布

2、式的MAC地址分配算法。MAC地址只需要局部唯一而不需要全局唯一，可以對同一MAC地址在不同區(qū)域進行空間復用。在GAF算法形成的特殊的虛擬網格拓撲結構中，為節(jié)點分配MAC地址時可將簇頭節(jié)點與簇內節(jié)點分開考慮，并對其采取不同的MAC地址分配策略。分別討論了簇頭節(jié)點和簇內節(jié)點MAC地址空間復用的限制條件及復用方法，并給出分布式的MAC地址分配算法流程。理論分析和模擬實驗表明，該算法能有效減少MAC地址長度，在密集網絡中算法仍然能夠保持良好的

3、性能。 (2)在分析TinyOS通信協(xié)議棧的結構及其主動消息層和通信層協(xié)議的報頭特征和可壓縮性的基礎上，提出一種針對TinyOS主動消息層和通信層協(xié)議報頭的壓縮方案。通過在TinyOS的協(xié)議棧中插入壓縮層，丟棄報頭字段中的冗余信息，可顯著減少報頭長度，當網絡規(guī)模較小時，報頭壓縮率可達到70％以上。該壓縮方案可用于實際的傳感器網絡中，適用于使用多跳路由協(xié)議進行數據轉發(fā)的應用，支持底層通信協(xié)議采用IEEE802.15.4標準的節(jié)點，

4、如Micaz，iMote2等節(jié)點。 (3)設計并實現(xiàn)一個TinyOS中基于Micaz節(jié)點的報頭壓縮原型系統(tǒng)。通過修改TinyOS的系統(tǒng)通信組件CC2420RadioM，在其send命令中實現(xiàn)了報頭壓縮器，并在其事件RXFIFODone中實現(xiàn)了報頭解壓器，使TinyOS支持報頭壓縮功能?；趯嶒炇页袚膰?63計劃-“異步無線傳感器網絡環(huán)境下的數據壓縮關鍵技術-原型系統(tǒng)”的硬件平臺，實現(xiàn)了一個基于Micaz節(jié)點的報頭壓縮原型系統(tǒng)