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无线传感器网络的协议

数码专栏 时间:2025-03-20 13:00:41

关于无线传感网络MAC协议详细介绍

对于WSN系统,最重要的是能量的保持问题,故MAC的设计首先要考虑的问题就是能量效率的问题,而其它典型的性能指标如公平性、吞吐量及延时等是根据具体的应用系统而提出的不同要求。针对不同的传感器网络应用,提出了各种不同种类的MAC的协议,比如对于规模较大的无线传感器网络会采取竞争的信道访问方式,而对于规模较小且时间要求较高的无线传感器网络采用调度机制等,不同的系统要求也表现出不同的MAC设计侧重点。无线传感器网络的MAC协议主要分为四种:

1) 、基于同步竞争的MAC协议。基于竞争的MAC协议采用按需使用信道,当节点需要发送数据时,通过竞争方式使用无线信道,如果发送的数据发生了冲突,重发数据,直到数据发送成功或者丢弃数据。在同步竞争MAC协议中,节点将时间划分为若干为时间帧,在每一帧中又划分为一个工作时间段和一个休眠时段。节点在工作时段唤醒射频模块以收发数据,在休眠时段关闭射频模块以节约能源。这类协议的一个特点就是要求所有节点同步到一个共同的时间,这样网络中所有节点在相同时间唤醒竞争使用信道。

2)、基于异步竞争MAC协议。在异步竞争MAC协议中,所有节点维持自己独立的工作周期,当节点醒来后随即竞争信道。在该类协议中由于收发双方不同步,因而发送节点发出数据时接收节点可能正处于休眠状态,所以需要使用一种低功耗侦听(Low Power Listening,LPL,又称为前导序列技术)方式来唤醒接收节点15引。相比于同步协议,异步协议不需要维持节点同步,但需要额外的唤醒能耗。异步竞争协议主要有:BMAC[331、WiseMAC[341、XMACl3 51、DFP.MACl361、MFP.MAC[37]、DPS.MAC[3钔、RI.MAC[391、RP_MACt40]、AMAC[41]等协议。

3)、 基于调度的MAC协议。调度类协议的目的就是根据一个设定的计划表来协调网络中各节点工作,这个计划表可以是静态预先分配也可以是动态实时分配。根据使用的技术手段,调度类协议可以分为基于时分复用(TDMA)、码分复用(CDMA)和频分复用(FDMA)技术的协议。但是由于硬件条件限制,调度类协议在无线传感器网络中主要指基于TDMA的协议。TDMA的思想就是将不同的信号相互交织在不同的时间段内,沿着同一信道传输。

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