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一种用于无线传感器网络MAC层的Q-MAC协议研究的任务书
任务书：无线传感器网络MAC层Q-MAC协议研究
一、研究背景和意义
无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，简称WSN）由大量分散的节点组成，常用于环境监测、军事监察、物流跟踪等领域。WSN具有覆盖范围广、成本低廉、使用灵活等优点，但其各种技术问题也引起了广泛关注。其中，在WSN协议之中，MAC层对WSN性能影响巨大，协议的选取和设计直接决定了系统的时延、通过率、能量消耗等参数。
Q-MAC（Queueing-EnabledMACProtocol）协议是一种针对WSN设备间通信问题的MAC层协议。Q-MAC采用排队论的方法，旨在提高网络的利用率和吞吐量。然而，现有研究对Q-MAC协议的分析主要是从理论角度出发，缺乏实际环境测试数据的支持。而且，MAC层协议不仅要考虑性能提升，也要考虑实用性，如何实现和部署也值得关注。因此，本次研究旨在从实验室的测试基础上，深入研究Q-MAC协议的设计、实现和应用，并探究其在各种应用场景中的表现。
二、研究内容
1.Q-MAC协议的设计原理和技术特点
2.利用NS-3模拟器对Q-MAC协议性能进行仿真测试，并与无排队的协议进行比较，比较性能优缺点
3.基于CC2530芯片的实验室测试，分别在不同网络拓扑结构、节点数目、信道参数下测试Q-MAC协议的网络吞吐量、延迟时延、丢包率等性能指标
4.对Q-MAC协议的实现和部署进行研究，找出其实用性问题，并提出优化建议
5.结合实际应用场景，探讨Q-MAC协议在一些特殊场景（如实时监测）等中的应用价值
三、研究步骤和预期成果
1.学习和综述WSN基础知识和Q-MAC协议相关内容，确定实验测试方案和参数设置。
2.利用NS-3模拟器对Q-MAC协议性能进行仿真测试，并得出性能比较结果，形成仿真测试报告并发表论文。
3.搭建实验室节点测试Q-MAC协议性能，分析和比较测试结果得出实验数据报告，并发表论文。
4.探究Q-MAC协议的实现和部署，并分析问题与建议，形成实践报告。
5.基于实践和理论结果以及应用场景需求，发表Q-MAC协议的应用研究论文。
四、研究意义
1.通过实验室测试和仿真检验，全面、深入地了解Q-MAC协议的优劣势，为WSN协议的研究提供宝贵的实验和理论依据。
2.对WSN的性能提升和实用性问题提出解决方案，贡献知识社区。
3.探索Q-MAC协议在实时监测等特殊场景的应用价值，对相关领域应用提供启示和借鉴。
五、参考文献
1.Zheng,R.,Xie,H.,Ma,M.,&Zhou,Z.(2020).Aqueueing-enabledMACprotocolforwirelesssensornetworkbasedonpriorityandfairness.JournalofAmbientIntelligenceandHumanizedComputing,11(10),4051-4064.
2.Li,Y.,Liu,B.,Wang,X.,Liu,A.,&Wang,G.(2018).EnhancedQ-MACprotocolforwirelessnetworkswithhighcongestionandhighcollision.Peer-to-PeerNetworkingandApplications,11(1),93-106.
3.El-Hajj,A.M.,Abdallah,W.M.,&Moharram,M.A.(2016).AsurveyonMACprotocolsforwirelesssensornetworks.InternationalJournalofDistributedSensorNetworks,12(4),2060.
4.Ristic,M.,Vasudavan,S.,Abdelzaher,T.,&Chintalapudi,K.(2014,April).MinimizingqueuingdelayinwirelesssensornetworksthroughMAClayeroptimization.InIEEEINFOCOM2014-IEEEConferenceonComputerCommunications(pp.2747-2755).IEEE.