摘要:本文分析了當前主流的低功耗MAC協(xié)議Schedules及其擴展協(xié)議,并對這類協(xié)議的優(yōu)缺點進行對比分析。在此研究分析的基礎(chǔ)上,研究了造成節(jié)點能量浪費的主要原因,并提供了一種新的更節(jié)能的MAC協(xié)議的研究方向。 最后,在NS2網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境平臺中進行仿真實驗,結(jié)果達到預(yù)期目標。本文的研究對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量高效性做了有益的探索,能夠在一定程度上解決制約其投入應(yīng)用的能耗瓶頸。
引言
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點構(gòu)成的一種特殊 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò),主要用于數(shù)據(jù)的 采集和傳輸,有著廣泛的應(yīng)用前景。由于傳感器節(jié)點一般由電池供電,且節(jié)點的體積微小, 而電池能夠攜帶的能量非量有限,因此,節(jié)省能耗是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個研究熱點。 人們提出了許多有效的 MAC 層協(xié)議[1],其中以S—MAC 最具有代表性。它一方面繼承 了IEEE802.11 MAC[2] 協(xié)議中的基本機制,另—方面采用周期性睡眠工作方式,有效降低了 能耗,因此成為傳感器網(wǎng)絡(luò)中廣受關(guān)注的MAC 協(xié)議之一。本文將詳細分析以S—MAC 為代表的 Schedule 類協(xié)議原理和性能,并在此基礎(chǔ)上探討更節(jié)能的MAC 協(xié)議的研究和設(shè)計。
一 Schedule 類協(xié)議
1.1 S—MAC 協(xié)議
S—MAC(Schedules MAC)協(xié)議是基于時間調(diào)度協(xié)議的代表,它融合了幾乎所有的無線 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能技術(shù)。S—MAC 協(xié)議的主要目的就是節(jié)能,它的最主要的思想是通過周期性的 休眠來使得射頻低占空比運行。另外它還融入了其它的節(jié)能技術(shù),如沖突避免和串音避免, 還有消息傳遞以及自適應(yīng)偵聽機制。