改进的煤矿井下无线传感器网络MAC协议研究

"这篇论文主要探讨了煤矿井下无线传感器网络MAC协议的设计与改进，针对IEEE802.15.4标准在特殊环境中的局限性，提出了改进的CSMA-CA退避算法和中继数据优先策略。" 在煤矿安全监控领域，无线传感器网络的应用尚未普及，主要原因在于缺乏适合井下特殊环境的无线传感器网络标准。该论文以IEEE802.15.4标准为例，建立了一个数学模型，并进行了仿真，以分析其在井下环境中的性能。通过对IEEE802.15.4标准的深入研究，作者发现其CSMA-CA（载波侦听多路访问/冲突避免）协议在处理井下多跳传输和动态流量变化时存在不足。 为了解决这些问题，论文提出了一种新的退避算法，旨在更适合多跳传输环境。此外，还引入了中继数据优先策略，以优化数据传输效率。这两种改进措施的目标是提高网络的吞吐量、降低延迟并减少丢包率，从而更好地满足煤矿安全生产的需求。 论文详细介绍了IEEE802.15.4标准的MAC层，特别是其超帧结构，包括活跃期和非活跃期的概念。超帧结构允许网络根据需要进行动态调整，但在煤矿井下的复杂环境中，这种调整可能不足以应对各种挑战。 对改进后的MAC协议进行了仿真测试，并与原始协议进行了对比，结果显示，改进后的协议在网络性能上有显著提升。这表明，针对特定应用场景定制无线传感器网络协议是必要的，可以有效提升系统效能，保障煤矿井下的安全监控。 关键词涵盖了无线传感器网络、矿井环境、IEEE802.15.4标准、MAC协议的改进，以及相关通信技术问题。论文的研究成果对于推动无线传感器网络在煤矿领域的应用具有重要的理论和实践意义。