无线传感器网络中一种基于功率控制的MAC协议

无线传感器网络中,跨层协议的设计已成为研究热点.通过提取网络层和物理层中的一些信息,可以改进MAC(介质访问控制)层协议的设计.针对已有的一些跨层协议进行综合并优化,通过提取网络层的路由信息和物理层的发射功率信息,改进了MAC层TDMA(时分多址)方式下的时隙分配算法.通过更合理的时隙分配以及对每个节点发射功率的控制,使得整个无线传感器网络的能耗降低,寿命延长.从仿真结果可以看出该MAC协议达到了应有的效果.     

一种高效节能的无线传感器MAC协议(英文)

无线传感器网络基于睡眠调度机制的MAC协议存在传输延迟较大的缺点.针对现有的解决方案多只适用于低负载环境的局限性,提出了一种改进方案—HMAC.通过使用两个调度帧,HMAC可在一个周期内实现高效多跳传输,同时保证恶劣链路条件不会影响下游节点.理论分析和仿真实验表明,与S-MAC和RMAC相比,采用该协议可以在重负载下有效提高能量利用率,并降低传输延迟.     

一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议

在无线自组织网数据链路层中,采用传统的功率控制机制会引起不同发射功率节点间的分组冲突。为了减少这种冲突和提高网络性能,提出了一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议。通过引入交互发射功率等级信息和目的节点发送两次CTS帧的方法来缓解隐藏终端问题。网络仿真表明,在静止网络中CTPL协议与802.11 DCF协议相比可有效提高网络吞吐率,并减少部分能量消耗。通过仿真分析可知,该协议在无线自组织网络静止场景中可提高吞吐率,降低传输时延以及延长网络使用寿命。     

一种低能耗无线传感器网络MAC协议

提出了一种新的低能耗无线传感器网络MAC协议。在802.15.4算法的基础上,对二进制退避算法进行了改进,引入快速退避机制和自适应调整竞争窗口机制,并采用多信道功率控制机制来降低网络能耗。仿真表明,该MAC算法达到了应有的效果。     

概率函数检测随机多址接入无线传感器网络MAC协议分析

 提出了概率函数检测随机多址接入无线传感器网络MAC(FPRM)协议.在发送分组的时间1+a中,采用p(x)函数检测的控制策略,增加握手的ACK信号,提高无线传感器网络的传输效率.通过平均周期法的理论分析和选取不同的p(x)函数值的仿真实验,获得的结果相吻合.分析结果表明,FPRM协议能有效地分配无线传感器网络的信道资源,提高系统的传输质量.     

异构无线传感器网络跨层MAC协议研究现状

在异构无线传感器网络(HWSN)中,节点异构性、链路异构性和网络协议异构性使得介质访问控制协议(简称MAC协议)的研究备受关注.为提升HWSN整体性能,跨层协议设计理论及方法应运而生.但目前关于HWSN跨层MAC协议的研究仍处于起步阶段,实际应用于HWSN的跨层MAC协议尚不成熟.针对当前HWSN中主要的跨层MAC协议进行了总结、分类和比较,并从信道访问策略和跨涉层次等方面选取了较典型的协议进行详细分析,旨在为HWSN跨层MAC协议的进一步研究提供参考,并为相关研究工作提供一定的借鉴.     

Ad Hoc网络MAC协议

无线移动Ad Hoc网络(MANET)是一种不依赖任何固定设施的移动无线多跳网络。由于Ad Hoc网络的拓扑结构和资源限制,一个有效和分布式的MAC协议是一个挑战性研究工作。本文分析了典型的Ad Hoc网络MAC协议。然后根据这些协议的设计目标、解决问题的方法进行讨论和性能对比。     

移动自适应的无线传感器网络MAC协议研究进展

包含运动节点的无线传感网应用得到了越来越多的关注.节点的运动对于无线传感器网络MAC（Medium Access Control）协议设计提出了很多挑战.文中研究当前节点运动处理的方法.首先介绍了节点运动的特征及其对于网络的影响.其次,指出了移动自适应的无线传感器网络MAC协议的发展脉络,对于典型协议进行比较,并指出各自的优缺点.最后,展望了这类协议的发展趋势和方向.     

一种无线传感器网络低延时信道接入协议

针对无线传感器网络S-MAC协议中的延时问题,提出并设计了一种新型的MAC协议——LD-MAC协议。该协议采用提前预约多跳传输节点的方法,实现数据分组的快速转发,减少数据分组在网络中的延时,在一定程度上解决了节点早睡的发生。同时由于数据分组的快速转发,减少了节点的能耗。仿真实验表明:LD-MAC协议能够较好地降低能量消耗和数据传输延时。     

Reliable and Energy Efficient Protocol for Wireless Sensor Network

Low-power design is one of the most important issues in wireless sensor networks (WSNs) , while reliable information transmitting should be ensured as well. Transmitting power (TP) control is a simple method to make the power consumption down, but excessive interferences from potential adjacent operating links and communication reliability between nodes should be considered. In this paper, a reliable and energy efficient protocol is presented, which adopts adaptive rate control based on an optimal TP. A mathematical model considering average interference and network connectivity was used to predict the optimal TP. Then for the optimal TP, active nodes adaptively chose the data rate with the change of bit-error-rate(BER) performance. The efficiency of the new strategy was validated by mathematical analysis and simulations. Compared with 802.11 DCF which uses maximum unified TP and BASIC protocol, it is shown that the higher average throughput can achieve while the energy consumption per useful bit can be reduced according to the results.     

多跳延时保障无线传感网MAC协议研究

针对设计多级簇树拓扑结构的无线传感网MAC协议时,存在不同层级设备之间交互时段冲突和网络多跳转发延时过大的问题,提出一种组合超帧调度协议.通过构建基于超帧单元的组合调度超帧及设计信标时隙分配与冲突解决机制,保证多级设备交互时段的无冲突协调分配;通过增加各级设备在调度周期中的交互时段和设计保障时隙及时预约机制,减少多跳传输带来的网络传输延时.理论分析和仿真结果均表明:在增加可接受的能耗开销前提下,提出的MAC协议的多跳传输延时能降低至IEEE 802.15.4标准MAC规范的1/4以下,并且随着跳数的增加,传输延时的降低效果更为明显.     

A distributed dynamic clustering algorithm for wireless sensor networks

This paper proposes a distributed dynamic k-medoid clustering algorithm for wireless sensor networks (WSNs), DDKCAWSN. Different from node-clustering algorithms and protocols for WSNs, the algorithm focuses on clustering data in the network. By sending the sink clustered data instead of practical ones, the algorithm can greatly reduce the size and the time of data communication, and further save the energy of the nodes in the network and prolong the system lifetime. Moreover, the algorithm improves the accuracy of the clustered data dynamically by updating the clusters periodically such as each day. Simulation results demonstrate the effectiveness of our approach for different metrics. Biography: WANG Leichun (1974–), male, Ph.D. candidate, research direction: wireless communication.     

无线传感器网络的系统节能研究

无线传感网络为能量受限系统,我们设计了一个无线传感器网络的节能系统,硬件上采用主控芯片MSP4301611单片机和射频芯片CC1101平台,软件上MAC层采用S-MAC协议及进行优化,在网络层路由协议引入蚁群算法并进行能量均衡改进。实验结果表明,该原型能较好地降低无线传感器网络和传感器节点的能耗,延长网络生存周期。     

一种基于竞争的无线传感器网络低延迟MAC协议

SMAC协议周期性侦听和休眠的低占空比机制大大地降低了无线传感器网络的能耗,但却是以牺牲延迟和吞吐量为代价的。针对SMAC协议虚拟簇间调度不一致而导致的休眠延迟问题,提出并设计了一种低延迟协议LDSMAC,该协议采用全局同步机制使整个网络内的所有节点形成统一调度,保证了全网内的所有节点在相同时间激活,从而解决了数据传输中的转发停顿问题。仿真结果表明,相比于SMAC协议,LDSMAC协议在能耗略有增加的情况下,大大地降低了传输延迟,提高了网络吞吐量。     

A distributed clustering algorithm for wireless sensor networks

In the paper, we consider a network of energy constrained sensors deployed over a region. Each sensor node in such a network is systematically gathering and transmitting sensed data to a base station （via clusterhead） for further processing. The key problem focuses on how to reduce the power consumption of wireless microsensor networks. The core includes the energy efficiency of clusterheads and that of cluster members. We first extend low-energy adaptive clustering hierarchy （LEACH）＇s stochastic clusterhead selection algorithm by a factor with distance-based deterministic component （LEACH-D） to reduce energy consumption for energy efficiency of clusterhead. And the cost function is proposed so that it balances the energy consumption of nodes for energy efficiency of cluster member. Simulation results show that our modified scheme can extend the network life around up to 40% before first node dies. Through both theoretical analysis and numerical results, it is shown that the proposed algorithm achieves better performance than the existing representative methods.     

Modeling and Simulation of P-Aloha,CSMA/CA and MACAW Protocols for Underwater Acoustic Channel

Medium access control( MAC) protocol of underwater acoustic communication network is a key technology for underwater acoustic networks( UANs). Most of the MAC protocols for wireless terrestrial communication networks have been designed with negligible propagation delay. If it is deployed directly in an underwater environment,the UANs will perform inefficiently. In this paper,the characteristics of underwater acoustic channel are modeled and simulated by using the OPNET simulation tool,which are the speed of sound, propagation loss, and four sources for ambient noise: the turbulence,shipping,wind driven waves and thermal noise. The performance of pure Aloha( P-Aloha),carrier sense multiple access with collision avoidance( CSMA / CA) and multiple access collision avoidance for wireless local area network( MACAW) protocols in underwater acoustic channel environment are evaluated. The different performance of protocols in underwater environment is compared in the simulation.     

基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议

根据传感器节点的生存时间取决于节点能量消耗的特点,设计了节能的MAC协议.提出了一种基于节点流量的低能耗无线传感器网络MAC协议TBEE-MAC(traffic-based energy efficient MAC).在TBEE-MAC中,节点采用周期性休眠机制来节省能量,提出了活动时间结构和基于节点流量的同步调度方式,在时间误差允许的范围内,调整了同步调度周期,减少了能量消耗.仿真显示,TBEE-MAC在提供低延时性能的基础上,能量有效性相对于S-MAC协议有很大提高.     

无线自组织网络可靠组播MAC协议

为了在无线自组织网络的MAC层中更好地提供可靠组播,在尽量少修改IEEE 802.11协议的原则下提出了一个可靠组播MAC协议RMMP(reliable multicast MAC protocol).首先由源节点组播RRTS(reliable RTS)帧,各接收节点依次回复RCTS(reliable CTS)帧;源节点在收到所有RCTS后,组播N个RDATA(reliable DATA)帧,各接收节点收到第N个要求回复的RDATA帧后依次回复RACK(reliable ACK)帧,然后源节点重传丢失帧.RMMP协议提高了MAC层组播可靠性.最后运用NS-2仿真软件对该协议进行验证,结果表明,RMMP在包投递率、吞吐量性能上都有很大的提高,实现了MAC层可靠组播,其代价是平均端到端时延略大.     

矿井无线传感器网络数据链路层的研究

随着无线传感器网络的广泛应用,节点的节能问题已成为关注的焦点.介质访问控制(MAC)协议是一项数据链路层基础结构的重要技术.比较目前国内外的研究成果,从节能角度分析了当前几种比较典型的MAC协议.并结合矿井的特殊环境,提出了一种适用于矿井的新型MAC协议.     

带执行器节点的无线传感器网络协议研究

对带执行器节点的无线传感器网络系统的结构和特点进行介绍和分析,比较了带执行器节点的网络系统与普通的网络系统之间的不同．根据充分利用执行器节点的供电和通信能力,减少传感器节点的能耗的设计思想,设计了一种可行网络通信协议和执行器决策算法．然后利用无线传感器网络能量模型和网络通信模型对该协议进行能耗和网络响应时间分析．最后对本协议进行仿真分析,比较执行器节点存在和不存在两种网络的网络性能,结果说明利用系统中执行器节点的特性设计网络通信协议,可以有效地提高网络系统的事件响应时间和单事件能耗性能．