基于流量自适应的S-MAC协议的优化

S-MAC（sensor-MAC）是经典的基于竞争的无线传感器网络MAC层协议.协议采用固定占空比的侦听、休眠机制,节点拥有相同的竞争窗口值,很符合无线传感器网络对MAC层协议节能、简单的要求;然而,固定的占空比和竞争窗口使S-MAC无法适应网络流量的变化.文中引入队列信息,依此判定网络流量的大小,对S-MAC协议进行优化.当流量大时,通过修改休眠时间来调整占空比.同时引入竞争窗口调节算法,以减小流量大时发生碰撞的概率,提高效率.通过NS2仿真证明在网络流量大时,优化的协议在性能上得到了提升.     

基于协处理器的无线传感器网络MAC设计

提出了一种基于协处理器的媒介访问控制(MAC)体系结构.将不同MAC协议的信道争用机制映射为协处理器内部的软件程序.其特点是兼容IEEE802.15.4协议,利用可编程协处理器增强MAC的可重用性,能支持自适应睡眠媒介访问挖制(S-MAC)、超时媒介访问控制(T-MAC)等无线传感器网络MAC协议.阐述了基于协处理器实现避免冲突的载波侦听多路访问(CSMA-CA)算法、S-MAC和T-MAC协议的方法.并在此基础上分析了CSMA-CA算法的软件时延.在现场可编程门阵列(FPGA)上实现整个MAC,实际测试结果表明:该MAC支持多协议,数据传输速率达20～250 Kbit/s,适应IEEE802.15.4协议要求.面积仅为30 567个等效门.     

无线传感器网络MAC层协议研究综述

综合了计算技术、通信技术、传感器技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。在过去的几年间,关于无线传感器网络MAC层协议的研究一直受到众人的关注。相关的著作也提出了一系列的MAC层协议,常见的有S-MAC、WiseMAC、T-MAC、D-MAC等。文章中首先列举出在设计MAC层协议时所需要考虑的一些关键的特性,然后具体描述各种MAC协议,并指出它们的优缺点,最后指出未来MAC层协议的研究方向。     

一种自适应的无线传感网媒体接入控制协议

为了提升无线传感器网络在动态负载下的性能,提出了一种双阈值流量自适应的异步媒体接入控制(AX MAC)协议.该协议基于前导序列侦听技术,在发送频闪前导序列过程中插入握手机制,使得平均前导序列长度缩短为节点侦听间隔的1/2;同时提出一种双阈值的网络流量判决机制,使得节点能够自适应调整其侦听间隔.建立了基于Markov链的协议模型,并分析了协议阈值对节点调节侦听间隔的影响.仿真结果表明,AX MAC能够显著地减小动态负载下的网络延时;通过选择合适的阈值,能够达到较好的能耗和延时平衡.
     

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。     

无线传感器网络冲突自适应S-MAC协议

在无线传感器网络中,由于S-MAC协议的竞争窗口固定,导致其网络的适应性差．利用马尔可夫链数学模型对网络性能参数进行分析。并提出了一种冲突自适应S-MAC协议．新协议采用指数退避机制。并引入退避长度和信道忙计数器来估计当前信道的冲突概率,使节点自适应调整竞争窗口大小,提高网络性能．仿真结果表明,新协议不仅能很好适应网络流量变化．而且在能耗和吞吐量性能方面较S-MAC协议有明显改善．     

无线传感器网络MAC层协议研究与仿真

无线传感器网络的出现使网络的发展进入一个新的阶段。针对无线传感器网络MAC层协议的研究一直是人们普遍关注的问题。本文重点研究了基于竞争的MAC层协议所使用的CSMA/CA机制,并将一种增强的退避算法引入传感器网络MAC层协议,通过OPNET软件仿真得到了较高的系统性能。     

无线传感器网络S-MAC协议的节能改进

无线传感器网络S-MAC协议中,节点之间的同步侦听与睡眠机制使得不需要发送和接收数据的节点过早醒来,参与到侦听信道的活动当中,增加了节点能量的消耗。文章针对这一问题,提出了一种改进方案;通过同步RTS发送的机制,有效地减少了节点的空闲侦听时间,节省了网络能量的消耗;并通过仿真实验证明了该方案的有效性。     

基于S-MAC和T-MAC协议的无线传感器网络技术之节能探讨

本文在无线传感器网络协议设计中,针对碰撞、串音、空闲侦听和协议开销造成的传感器网络更多能量的消耗,从减少能量消耗出发,探讨S-MAC和T-MAC协议在设计中的考虑。     

一种节能的无线传感器网络跨层结构

提出一种节能的无线传感器网络跨层结构(TEPA).TEPA采用跨层设计,在网络层和MAC层之间交互信息以实现高效率的数据传输.TEPA结合了网络的邻居拓扑信息和路由信息,使用微分进化算法(DE)优化MAC层的TDMA时隙配置,减少了数据汇聚树上各分枝之间的冲突,并且加速了单个分枝路径上数据的传递,既节约能量又降低延迟.与以往的协议不同,TEPA根据吞吐量和延迟在不同负载下的折衷找到了最优而非最短的TDMA调度时间表长度.仿真验证了TEPA在能耗与延迟方面的改善.     

基于事件驱动型的WSN跨层MAC协议

传统的S-MAC(self-organizing medium access control)协议采用了协商一致的睡眠调度机制,在网络中形成虚拟簇的同时引入自适应侦听过程,但是由于增加了睡眠时间而限制了网络吞吐量,导致网络开销较大和端到端传输时延较长.为此,提出一种基于事件驱动型的跨层媒体接入控制协议(event driven cross layer-media access control,EDC-MAC).采用跨层优化的方法,同时考虑网络层和MAC层,并且依据网络数据传输的特点将网络分为非事件状态和事件激活状态.有效地节约了能量,并减少了事件汇报时延.此外,当节点被激活处于事件激活状态时,采用分簇的方法将事件区域内的节点动态分簇,有效地减少了传输数据的能量开销.通过理论分析和仿真验证了EDC-MAC协议在相同数量感知节点情况下相对S-MAC协议能够平均减少时延35％左右,提高网络剩余能量10％左右.     

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.     

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。     

采用S-MAC协议的无线传感器网络可用带宽估计算法

提出一种利用串扰来估计采用了S-MAC的无线传感器网络中可用带宽的方法。传感器节点在使能串扰避免机制后,将收集到邻居节点的RTS/CTS/DATA/ACK分组中的网络分配矢量以表的形式记录在自己的缓存中,经过计算得到节点的可用带宽。仿真数值结果表明,所使用的可用带宽估计方法能够较为准确的预测S-MAC中节点周围的负载情况,竞争程度,为路由选择、负载均衡、多sink布置、优先级传输等策略提供参考。     

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。     

一种应用于多跳网络的可调占空比固定时延MAC协议

针对Ad Hoc网络、无线传感器网络等类型的多跳网络中使用传统的基于低占空比的MAC协议会使数据传输的时延随转发节点的增加而变大的问题,提出一种固定时延的MAC协议(FDS-MAC).该协议针对不同跳数的源节点,由汇聚节点通过改变占空比来设置合理的固定时延值并将其放在调度表中,源节点通过改变监听调度表的占空比达到固定时延的目的;当节点跳数较多时,可通过物理分簇配合FDS-MAC有效降低固定时延的值.理论分析和仿真结果表明,该协议可获得合理的固定时延和良好的耗能特性,在很多场景可获应用.     

一种自适应的无线传感器网络MAC协议

提出了一种自适应的无线传感器网络MAC协议--AMAC.在已有的MAC协议中,节点通常采取周期性休眠以节省能量.但休眠的周期长度是固定的,因此在重载时网络吞吐量下降严重,轻载时又浪费能量.在AMAC中,节点的工作-休眠状态是随网络负载状况自适应变化的.经过理论分析及仿真试验结果显示,与已有的MAC协议相比,AMAC在轻载时能够节省30%的能量,在重载时能够提供两倍的网络吞吐量.     

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.