题目：基于应用语义描述的无线传感器网络MAC技术研究

基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）面向具体应用和节点既传输又处理信息的显著特点，本文从对网络应用的语义描述入手，对三类典型的无线传感器网络应用进行研究，提出了统一的应用描述框架，并将描述框架与MAC协议相结合，研究应用语义描述框架对网络生存期及网络传输性能指标的影响。在应用描述框架的研究当中，首先提出了应用描述框架面临的基本问题，即传感器应用描述框架要为传输协议提供明确的应用语义信息，确定描述信息的基本元素、各元素的关系及表达形式，为传输协议提供控制接口。本文提出了一种三层应用描述框架，通过传感器建模语言提供基本语义信息描述，通过本体描述提供语义元素结构和关系，通过形式逻辑提供协议控制接口，并归纳出应用描述所应遵循的四条基本逻辑，从而建立了较为完善的无线传感器网络应用描述体系和形式。在无线传感器网络应用描述框架和MAC协议相结合的研究中，首先针对单一物理量周期性采集应用建立相应的描述框架；其次将该框架与无线传感器网络中典型MAC协议：802.11 MAC协议和S-MAC协议相结合，提出基于应用描述的无线传感器网络MAC协议；随后并且利用计算几何相关算法实现框架逻辑层所提出的控制接口逻辑；最后在NS-2中对MAC协议仿真并观察应用描述框架对网络生存期，网络传输时延，分组丢失率等参数的影响。研究结果表明，结合了应用描述框架的MAC协议对上述网络性能指标的提高有显著作用。本文研究基于面向应用的思想，节点传输、处理的基本对象不是数据而是应用描述信息，应用描述信息以统一的形式提供给MAC层协议作为节点状态控制和信道接入控制的依据，从而从根本上减少网络冗余信息的传输提高了网络性能。