题目：无线传感器网络MAC协议关键技术研究

无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术，目前已广泛应用于军事、医疗护理、智能家居、环境监控等多种领域。随着无线传感器网络应用需求的演化发展，多种应用业务开始共存于无线传感器网络中，在这种新形势下无线传感器网络呈现出新的特点：一是网络中流量负载的变化性；二是各类应用业务对QoS的要求多样化；此外，移动性开始出现在无线传感器网络应用中。这些新特点的出现对于MAC协议的设计提出了严峻的挑战。MAC协议控制着无线信道的分配，对网络的性能有重要的影响，因此在无线传感器网络MAC协议中为其提供良好的支持具有非常重要的现实意义。本文针对无线传感器网络应用的新特点，在分析总结了无线传感器网络现有MAC协议的缺陷之后，重点研究了MAC协议的三个关键技术：能效、QoS保证策略、移动性支持机制。本文的主要研究工作包括：首先，本文针对冲突碰撞和控制开销之间的均衡关系提出了一种自适应控制帧方法，该方法主要考虑应用业务的QoS要求和动态变化的流量负载的综合影响来调节控制帧的发送，以提高MAC协议的能效。其次，本文针对多应用业务共存下无线传感器网络中的QoS保证策略进行了研究，提出了动态优先级策略来调整节点数据包的发送顺序，以保证各业务数据的延迟要求。在节点选择发送数据包时动态优先级策略不仅考虑了数据包所属应用业务对延迟的要求，还考虑了数据包的传输跳数。第三，本文针对移动节点与周围新邻居的连接建立问题，在S-MAC协议的基础上提出了一种主动式的移动性支持机制，移动节点依据自身的移动速度主动的通告周围的新邻居，以便及时建立与新邻居的连接，从而减少了大量丢包和耗能。本文在NS2仿真工具的基础上，分别测试了上述机制在能效、QoS以及移动性方面的性能，结果表明三个机制都明显的提高了网络的性能。这些机制为今后无线传感器网络MAC协议的深入研究与设计打下了坚实的基础。