无线传感器网络 MAC 协议分析

介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一.本文首先介绍了无线传感器网络及其MAC协议,其次对典型的MAC协议进行了分类描述,最后对MAC协议进行了对比分析,并对其未来发展方向进行了展望.     

水下传感器网络MAC协议研究

集合了计算机技术、微电子技术和通信技术的水下传感器网络是一门新兴的技术。如今,水下传感器网络应用越来越广泛,随之,对它的研究也越来越多。水下通信环境和水声通信的特殊性,对MAC协议的设计影响很大。本文主要介绍了水声通信的特点以及其对MAC协议设计的影响,并简要介绍和比较了几个MAC协议。     

无线传感器网络MAC协议研究

由于传感器单个节点的功能比较弱,这就需要众多节点协作来实现无线传感器网络的强大功能。因而,节约能量也就是设计一个有效的MAC协议的首要考虑因素。不同的应用网络,对MAC协议的考虑也是不同的。本文首先阐述了MAC协议的设计问题,其次对几种典型的协议进行了分析比较,最后指出了MAC协议设计需要解决的问题。     

基于裁剪超宽带MAC协议的无线传感器网络

无线传感器网络集成无线网络通信,嵌入式处理,微型传感器制造等多项技术,是传感器发展的一个趋势。文章对现有应用于无线传感器网络的各类型的介质访问控制协议进行了简要分析,进而提出把裁剪超宽带介质访问协议应用于无线传感器网络并对这种协议进行了可行性分析。     

基于裁剪超宽带MAC协议的无线传感器网络

无线传感器网络集成无线网络通信,嵌入式处理,微型传感器制造等多项技术,是传感器发展的一个趋势.文章对现有应用于无线传感器网络的各类型的介质访问控制协议进行了简要分析,进而提出把裁剪超宽带介质访问协议应用于无线传感器网络并对这种协议进行了可行性分析.     

基于裁剪超宽带MAC协议的无线传感器网络

无线传感器网络集成无线网络通信,嵌入式处理,微型传感器制造等多项技术,是传感器发展的一个趋势。文章对现有应用于无线传感器网络的各类型的介质访问控制协议进行了简要分析,进而提出把裁剪超宽带介质访问协议应用于无线传感器网络并对这种协议进行了可行性分析。     

无线传感器网络MAC协议的研究

无线传感器网络（WSN）由于其巨大的应用潜力成为近年来研究者们广泛关注的热点。本文介绍了无线传感器网络的概念,对协议通信层中MAC协议目前的研究重点和研究现状进行了分析研究。     

基于SMAC的传感器网络MAC协议移动性支持研究

通过理论分析及大量的仿真实验验证,深入研究了采用低占空比技术的SMAC协议在移动应用中出现的问题,指出SMAC协议受移动性影响的主要原因是移动节点不能及时地和调度不同的节点实现同步,并总结了SMAC的调度同步机制不适应移动性的具体表现,提出了基于改进SMAC协议调度同步机制以实现其对移动性支持的方法。     

基于节点剩余能量的无线传感器网络MAC协议

提出了一种基于节点剩余能量的MAC(REA-MAC)协议用于无线传感器网络.该协议改进了SMAC的竞争退避机制,考虑了节点的剩余能量来动态选择竞争退避时间,让剩余能量大的节点获得接入信道的优先权,从而使全网负载均衡,延长网络生存期.同时,它采用了自适应占空比调整的方法来适应网络流量的变化,减小了同步帧的开销.仿真结果表明,REA-MAC比SMAC减小了79%的冲突次数,延长了17%的网络生存期并且正确接收到的数据包增加了51%.     

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.     

基于时间规划的水下无线传感网络MAC协议

针对水下无线传感器网络长传播时延、低带宽、时空不确定等特点,提出了一种基于时间规划的媒体接入控制(MAC)协议.该协议主要通过规划时间序列合理安排数据传输时机,以避免数据冲突的发生,并以数据队列的形式传输有效数据,使得在一个握手周期内可以完成多个数据的传输,从而提高了信道的利用率.最后通过NS2仿真实验表明,当网络负载较高时,该协议能较大程度地减少控制包开销,提高网络吞吐量.     

Aloha-LPD:一种用于水声通信网的MAC协议

为了减小长传播延迟对水声通信网性能的影响,在传统Aloha协议的基础上,借鉴CSMA协议载波侦听的思想,提出了一种用于水声通信网的MAC协议Aloha-LPD.利用水声通信的长传播延迟,采用半双工的通信方式,增加节点等待ACK回复帧过程中接收数据帧的机制,使一个节点同时与多个节点无冲突地通信.通过OPNET建立仿真模型,分析结果表明,与传统Aloha协议和基于RTS/CTS握手的协议相比,Aloha-LPD协议能够提高网络吞吐量,减小网络的端到端延迟.水声传输信道的长延迟是水声通信网性能的一大瓶颈,但如果能合理利用,也能改善水声通信网的性能.     

一种无线传感器网络动态多信道MAC协议

为了解决无线传感器网络内部节点干扰和外部Wi Fi网络干扰引起的服务质量下降问题,提出了一种动态多信道MAC协议DM-MAC.首先,通过3次握手机制和分布式计算方法为网络内节点分配初始信道.其次,构造拉丁跳频矩阵,节点根据初始信道号在矩阵中选取对应的跳频序列.在此基础上,利用状态转移图调整每个信道在跳频序列中的位置.当可用信道数量发生变化时,根据信道状态转移图生成新的拉丁跳频序列.最后,利用网络仿真软件NS2对DM-MAC通信性能进行分析.实验结果表明,与Mu CHMAC协议相比,DM-MAC能够有效地降低突发流量传输时内部节点间的干扰,以及外部Wi Fi干扰源对无线传感器网络性能的影响.同时,该协议改善了平均端到端延时和数据延时上限性能指标,提升了网络服务质量.     

一种基于跨层优化的低延迟无线传感器网络DE2协议

是无线传感器网络MAC协议中比较具有代表性的一种协议，针对S-MAC协议的周期性侦听和休眠机制造成网络中业务延迟较大的缺点，提出了一种基于跨层优化的低延迟无线传感器网络MAC协议(CAL-MAC)。CAL-MAC协议在S-MAC基础上，采用了具有跨层优化思想的自适应侦听机制$该自适应侦听机制中，节点根据路径信息来决定是否进行自适应侦听。通过数值分析,CAL-MAC在保证能量有效性的同时降低了延迟。     

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.     

一种用于水声通信网的全动态TDMA协议

为了解决一定应用场合下水声通信网的通信效率和能量节省之间的矛盾,针对特定的网络拓扑结构,提出了一种全动态时隙调度的时分多址MAC协议FD-TDMA.该协议采用了动态往返调度方式、混合回复策略和保守的睡眠机制,网络各节点根据本节点及相邻节点的收发情况和已知的网络拓扑信息,动态并实时地更新自己在接收状态、睡眠状态和等待状态停留的时间,适时地进入自己的发送时隙.通过OPNET仿真表明:FD-TDMA协议与同样带有睡眠和混合回复机制的固定时隙TDMA协议相比,通信效率和能量效用均有显著的提高;并且该协议性能稳定,能适应不同的业务负载和网络规模.     

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.     

水下声学无线传感器网络的设计和性能分析

为了分析水下声学无线传感器网络在受到干扰情况下的性能,介绍了影响网络性能的相关干扰因素,设计了物理层水声通信干扰模型,建立了基于频率相关的路径损耗和Ricean衰减的信道模型,研究了可作为网络连通标志的覆盖范围、端到端帧误差概率、功率和带宽需求之间的关系,分析了节点受同层其他节点通信干扰下的网络性能。通过仿真实验验证了所设计模型的可行性。实验数据表明,通过优化通信工作功率和节点密度,能够确保网络正常运行,提高网络的可靠性。     

适用于无线Adhoc网络的多通道 MAC协议

为了解决多跳A dhoc网络中IEEE 802.11 M AC协议存在的“错误资源预留问题”(ERP)、“隐藏终端问题”(HTP)以及“暴露终端问题”(ETP),提出了一种改进的多通道媒体接入控制(m ed ia access con tro l,M AC)协议(M CM AC)。对IEEE 802.11 M AC协议存在的问题进行了分析,提出利用物理层提供的多个独立的通道并发传送数据,并用4次握手代替IEEE 802.11中的“RTS-CTS”的2次握手,使邻节点虚载波侦听不需要为数据传输保持静默,从而解决了ERP和ETP。仿真表明该协议能够在提高吞吐量的同时极大地降低时延。当网络具有中等负载时,该协议能够提高25%的吞吐量并将时延降低至原来的50%。     

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.