下载

2下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 无线传感器网络MAC协议的研究

无线传感器网络MAC协议的研究.pdf

无线传感器网络MAC协议的研究

绿杨丝竹
2011-12-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《无线传感器网络MAC协议的研究pdf》,可适用于IT/计算机领域

科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHeraldNOScienceandTechnologyInnovationHeraldIT技术科技创新导报无线传感器网络的概念无线传感网络(WSNwirelesssensornetworks)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息这些信息通过无线方式被发送并以自组多跳的网络方式传送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。协议通信层MAC协议媒体介质访问控制(MAC)协议处于无线传感器网络协议的底层部分主要用于在传感器节点间公平有效地共享通信媒介对传感器网络的性能有较大影响是保证无线传感器网络通信的关键网络协议之一。无线传感器网络的性能如吞吐量、延迟性能等完全取决于所采用的MAC协议。通过对现有系统的分析可知能量的消耗主要集中在WSN节点的射频模块部分而MAC协议直接控制射频模块对节点能耗有重要影响。因此设计一个性能优越的MAC协议算法成为WSN研究的一个热点问题。传感器节点无线通信模块的状态包括发送、接收、侦听和休眠四种状态。目前协议在降低功耗方面主要采用的方法有减少数据流量增加射频模块休眠时间和冲突避免等。其中减少数据流量是最根本的解决方案目前主要靠在网络层或者在数据链路层上增加一个数据融合层来实现。此外节点在没有数据接发时关闭射频模块转人休眠状态。这种方法可以降低工作占空比减少串扰和空闲侦听带来的能量浪费代价是增加延迟和降低系统的吞吐率。目前的研究主要集中在工作休眠策略制定突发数据流的自适应节点同步机制等。冲突避免主要采用了RTSCTSDATAACK握手机制既解决了隐藏节点引起的冲突又实现了链路层的可靠传输但也增加了控制开销。早期提出的MAC协议如PicoRadioSMACS等大多采用多信道。多信道模式中控制信道与数据信道分离节点有多个射频模块或一个射频模块在不同的信道采用不同的频率可以有效地减少冲突但是增加了节点复杂性、成本和功耗。出于整个网络成本的考虑必须降低节点价格则节点结构和功能必须简单。因此近期提出的MAC协议多采用单一信道。SensorMAC(SMAC)SMAC协议采用消息传递(messagepassing)技术很好地支持长消息发送。对于无线信道传输差错与包长度成正比短包成功传输的概率要大于长包。消息传递技术根据这一原理将长消息分为若干短包采用一次RTSCTS握手集中连续发送全部短包。既可以提高发送成功率又有效地减少了控制开销。该协议的扩展性较好可以适应网络拓扑结构的变化缺点是协议实现非常复杂需要占用大量的存储空间这在资源受限的传感器节点中显得尤为突出TimeoutMAC(TMAC)TMAC协议与版的SMAC协议工作方式大体相同节点周期性地短时间侦听信道以确定信道状态。如果信道空闲节点再次休眠。如果信道忙节点继续侦听信道直到数据接收完毕或再次空闲。节点在发送数据时帧前加入唤醒前导使得接收节点在帧的数据部分发送前进入工作状态以接收数据。加入唤醒前导增加了发送和接收的控制开销但减少了空闲侦听功耗。WiseMACWiseMAC在发送数据时采用载波侦听多路访问(CSMA)通过增加载波侦听的范围来解决隐藏节点问题代价是增加了功耗由于唤醒前导会增加控制开销因此必须把它压缩到最小。BerkeleyMAC(BMAC)BMAC协议使用信道评估和退避算法分配信道通过链路层确认保证传输可靠性利用低功率侦听技术减少空闲侦听实现低功率通信。该协议最主要的贡献在于它向上层协议提供了一系列双向接口例如setPreambleLength等。通过设置这些接口MAC协议可应用于多种不同流量类型的网络。BMABMA协议借鉴了LEACH的分簇思想分为两个阶段簇建立阶段和稳定状态阶段。在簇建立阶段节点根据剩余能量多少选举簇头。所有当选的簇头通过非持续CSMA方式向其他节点广播当选通告。其余节点根据收到信号的强度决定加入哪个簇之后系统进入稳定状态阶段。稳定状态阶段由若干定长会话组成每个会话由争用周期、数据传输周期和空闲周期组成。在争用周期所有节点打开射频模块争用数据传输周期。在争用周期之后簇头建立并向簇内节点广播数据发送调度策略每个需要发送数据的节点获得一个确定的发送时间。节点只在自己的发送时间之内打开射频模块向簇头发送数据其余时间进入休眠状态。如果在一个会话内没有节点发送数据那么数据传输周期长度为。簇头收到簇内节点的数据之后进行数据融合并向sink节点发送。DatagatheringMAC(DMAC)DMAC分析了SMAC和TMAC协议的自适应工作休眠策略发现了数据转发中断问题并提出了摆动唤醒策略来解决这个问题。从传感器节点到sink节点形成一棵数据汇集树树中的数据传输是单向的由孩子节点到父节点。节点采用工作休眠状态转换其中工作状态分为发送和接收两部分。摆动唤醒策略调整树中每层节点的工作周期使孩子节点的发送时间与父节点的接收时间重合在最理想情况下数据转发会一直进行没有任何延迟。IEEEIEEE为廉价设备提供了一种极低复杂度、成本和功耗、低数据率的无线互联标准传感器网络是它的主要应用领域之一。标准定义了协议栈中的MAC层和物理层。MAC层采用CSMACA接入物理层有三种频率选择:MHzMHz和GHz。为降低功耗标准采用了缓存机制。具体过程如下:节点定期侦听信道接收bencon帧在没有数据发送和接收时进入休眠状态。网络协调者(coordinator)缓存发往休眠节点的数据定期发送bencon帧帧携带这些数据的目的节点地址。节点发现网络协调者缓存了发往自己的数据之后向其发送poll帧表示自己可以接收数据。网络协调者在收到poll帧之后首先向节点发送ACK帧随后发送缓存的数据。在收到数据之后节点向网络协调者发送ACK帧。无线传感器网络MAC协议的研究吉利萍(西安邮电学院通信工程系西安 )摘要: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。关键词:无线传感器网络协议通信层MAC协议中图分类号:TP文献标识码:A文章编号:X()(c)

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/1

无线传感器网络MAC协议的研究

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利