【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LEACH協(xié)議的特點(diǎn)是分層和數(shù)據(jù)融合，相對(duì)泛洪、定向擴(kuò)散等平面式路由協(xié)議它是第一個(gè)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中提出的層次式路由協(xié)議，其后的大部分層次式路由協(xié)議都是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。采用LEACH協(xié)議可以使因能量耗盡而失效的節(jié)點(diǎn)呈隨機(jī)分布狀態(tài)，因而與一般的多跳路由協(xié)議和靜態(tài)聚類算法相比，LEACH可以將網(wǎng)絡(luò)生存周期延長(zhǎng)15%。但是LEACH協(xié)議中動(dòng)態(tài)分簇也帶來了拓?fù)渥儞Q和大量廣播等額外開銷。基于能量效率的閾值敏感傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TEEN)節(jié)能的閾值敏感路由協(xié)議TEEN(Thresholdsensitive Energy Eficient sensor Network protocol)用類似LEACH的初始化簇的算法，只是在數(shù)據(jù)傳送階段使用不同的策略。TEEN中定義了硬、軟兩個(gè)門限值，以確定是否需要發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在每輪簇頭輪換的時(shí)候?qū)蓚€(gè)閾值廣播出去，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)第一次超過設(shè)置的硬閾值時(shí)，節(jié)點(diǎn)把這次數(shù)據(jù)設(shè)為新的硬閾值，并在接下來的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送它。之后，只有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過硬閾值并且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化幅度大于軟閾值時(shí)，節(jié)點(diǎn)才會(huì)傳送最新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將它設(shè)為新的硬閾值。通過調(diào)節(jié)兩個(gè)閾值的大小，可以在監(jiān)測(cè)精度和系統(tǒng)能耗之間取得合理的平衡TEEN。利用過濾的方式大大地減少數(shù)據(jù)傳送的次數(shù)，從而達(dá)到比LEACH算法更節(jié)能的目的。TEEN 協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是：第一，對(duì)于突發(fā)事件能夠及時(shí)響應(yīng)；第二，對(duì)于持續(xù)的突發(fā)事件，相鄰兩次數(shù)據(jù)之差在不大于閾值時(shí)，無需不斷地發(fā)送數(shù)據(jù)，從而得以減少通信流量。缺點(diǎn)是不適用于需要持續(xù)采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用環(huán)境。PEGASISPEGASIS(Power Eficient Gathering in Sensor Information Systems)協(xié)議是使用動(dòng)態(tài)選舉簇頭的方式，在LEACH基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。為避免頻繁選舉簇頭的通信開銷，采用無通信量的簇頭選舉方法，且網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)只形成一個(gè)簇，稱為鏈。采集到的數(shù)據(jù)以點(diǎn)到點(diǎn)的方式傳送、融合。并最終被送到sink該協(xié)議假定WSNs中的所有節(jié)點(diǎn)是靜態(tài)、同構(gòu)的，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的位置。通過貪心算法選擇最近的鄰節(jié)點(diǎn)形成鏈。因?yàn)镻EGASIS中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都以最小功率發(fā)送數(shù)據(jù)分組，并且通過數(shù)據(jù)融合降低了收發(fā)過程的次數(shù)，從而降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功耗。研究結(jié)果表明，PEGASIS支持的傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期是LEACH的近兩倍。PEGASIS的缺點(diǎn)是鏈中遠(yuǎn)距離的節(jié)點(diǎn)會(huì)引起過多的數(shù)據(jù)延遲，而且簇頭的惟一性使得簇頭會(huì)成為瓶頸，且要求節(jié)點(diǎn)都具有與sink點(diǎn)通信的能力；如果鏈過長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延將會(huì)增大，不適合實(shí)時(shí)應(yīng)用；成鏈算法要求節(jié)點(diǎn)知道其他節(jié)點(diǎn)位置，開銷非常大。 直接(單跳)和多跳傳輸協(xié)議單跳協(xié)議：是一種最原始的協(xié)議，它不需要維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由計(jì)算，所有節(jié)點(diǎn)以單跳方式將數(shù)據(jù)包發(fā)給Sink節(jié)點(diǎn)，是最直接的實(shí)現(xiàn)方法。遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)需要較大的傳輸功率，這將迅速耗費(fèi)該節(jié)點(diǎn)的能量并導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生存周期的縮短。多跳協(xié)議：實(shí)際的運(yùn)用中發(fā)射機(jī)的功率是固定的，即數(shù)據(jù)單跳的傳輸距離是固定的。此時(shí)遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)按照預(yù)定的路由經(jīng)過中間結(jié)點(diǎn)到達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)。如圖45多跳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘個(gè)節(jié)點(diǎn)按直線排列，節(jié)點(diǎn)間距為r，數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)穿過n個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)到達(dá)Sink節(jié)點(diǎn)。圖 45 多跳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓诙嗵鴤鬏攨f(xié)議中節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送至下一跳相鄰節(jié)點(diǎn)直至Sink節(jié)點(diǎn)，需要經(jīng)過n次發(fā)送和接收。只有在源節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)之間距離較長(zhǎng)，或者數(shù)據(jù)處理耗能較小的情況下多跳傳輸協(xié)議才能體現(xiàn)出更好的能量有效性。在多跳傳輸協(xié)議中，靠近Sink節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)成為其它節(jié)點(diǎn)向Sink節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致自身能量容易耗盡。一旦某個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)能量耗盡，會(huì)加重其余中繼節(jié)點(diǎn)的能量負(fù)荷，造成Sink節(jié)點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)雪崩式死亡，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)割裂，大幅縮短整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期。定向擴(kuò)散、LEACH 和 TEEN 協(xié)議在設(shè)計(jì)中充分考慮了能源的有效利用，成倍地提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存周期，但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用千差萬別，不同的路由協(xié)議在不同的環(huán)境表現(xiàn)出各自的特色和優(yōu)勢(shì)，因此不能絕對(duì)的判斷哪種協(xié)議最優(yōu)。從信息處理、路由優(yōu)化方式和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)等不同方面對(duì)前述幾種典型的路由協(xié)議進(jìn)行了一個(gè)綜合比較，如表42所示：表 42 典型路由協(xié)議綜合比較典型協(xié)議性能指標(biāo)直接傳輸泛洪定向擴(kuò)散LEACHTEEN路由優(yōu)化能力無無有 無無網(wǎng)絡(luò)生存周期短短長(zhǎng) 長(zhǎng) 長(zhǎng)路由健壯性差好好較好較好資源有效性不好 不好 較好 好 好數(shù)據(jù)融合無 無 有 有 有元數(shù)據(jù)描述 無 無 有 無 無針對(duì)不同的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，目前還缺乏一種普遍適用的路由算法。定向擴(kuò)散和LEACH 協(xié)議分別從“以數(shù)據(jù)為中心”和“聚類分簇”兩個(gè)方面給出了提高能量使用效率從而提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生存周期的方向。如本文介紹的TEEN和PEGASIS協(xié)議，就是在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上研究出的。LEACH協(xié)議可以將網(wǎng)絡(luò)生存周期延長(zhǎng)15%。但是LEACH協(xié)議中動(dòng)態(tài)分簇也帶來了拓?fù)渥儞Q和大量廣播等額外開銷。TEEN協(xié)議便利用過濾的方式大大地減少數(shù)據(jù)傳送的次數(shù)，比LEACH算法更節(jié)能。而PEGASIS協(xié)議通過數(shù)據(jù)融合降低了收發(fā)過程的次數(shù)，降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功耗，其支持的傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期又是LEACH的近兩倍，PEGASIS的缺點(diǎn)是開銷大。所以設(shè)計(jì)者需要針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)通信模式和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置相適應(yīng)的特定路由協(xié)議。第五章 MAC協(xié)議 MAC協(xié)議研究進(jìn)展近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)作為國(guó)內(nèi)外一個(gè)新興的研究方向，引了許多研究者和機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)不同的特點(diǎn)，且與應(yīng)用高度相關(guān)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)是有效地使用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的受限資源(能量、內(nèi)存和計(jì)算能力)，以最大化網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)壽命，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議，并不能直接應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著無線通信、微電子機(jī)械制造技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了人們的廣泛關(guān)注WSNs、由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，大量集成有感知、數(shù)據(jù)處理和無線通信及能量供應(yīng)模塊的微型傳感器節(jié)點(diǎn)所組成。在目標(biāo)入侵監(jiān)測(cè)、日標(biāo)跟蹤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、生物醫(yī)療、搶險(xiǎn)救災(zāi)以及工業(yè)加工過程的監(jiān)控等領(lǐng)域，WSNs都具有廣闊的應(yīng)用前景[5]。WSNs網(wǎng)絡(luò)是一種特定的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)自組織成網(wǎng)絡(luò)，不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施。與WSNs網(wǎng)絡(luò)最為相似的是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(Mohile Adho networks，MANET)，盡管二者都是無線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)，具有相似之處，但差異很大WSNs網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不移動(dòng)或很少移動(dòng)，而MANET網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性較強(qiáng)；WSNs網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)計(jì)算、存儲(chǔ)和通信能力有限；WSNs網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用電池供電，節(jié)點(diǎn)因能量耗盡和環(huán)境影響而易失效；WSNs網(wǎng)絡(luò)通信能耗高，數(shù)據(jù)處理能耗低，而這些差異在MANET網(wǎng)絡(luò)中并不重要；WSNs一般獨(dú)立組網(wǎng)，主要用于監(jiān)測(cè)功能，是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，而MANET則能為分布式應(yīng)用提供互聯(lián)、計(jì)算能力；WSNs網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬，分布更為密集，遠(yuǎn)大于MANET的幾十個(gè)節(jié)點(diǎn)；WSNs網(wǎng)絡(luò)流量具有Onemany的特點(diǎn)；WSNs是與應(yīng)用高度相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)協(xié)作共同完成監(jiān)測(cè)任務(wù)，數(shù)據(jù)相關(guān)性較大；WSNs節(jié)點(diǎn)一般沒有統(tǒng)一的編址。WSNs網(wǎng)絡(luò)的上述特點(diǎn)，使得針對(duì)傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)和MANET網(wǎng)絡(luò)研究的通信協(xié)議，并不能有效地直接應(yīng)用于WSNs網(wǎng)絡(luò)，基于WSNs網(wǎng)絡(luò)的能量限制，為了延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，能量有效性成為WSNs網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中首要的一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)，能量高效的WSNs網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是日前的一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。介質(zhì)訪問控制協(xié)議(Medium access control，MAC)處于WSNs網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的底層部分，以解決WSNs網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)以怎樣的規(guī)則共享媒體才能取得滿意的網(wǎng)絡(luò)性能問題。WSNs網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、延遲等性能，與所采用的MAC協(xié)議直接相關(guān)。近年來，研究人員己經(jīng)提出了眾多專用于WSNs網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議。本章首先簡(jiǎn)單分析了影響WSNs網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，討論了MAC協(xié)議的分類方法；然后著重研究與論述了當(dāng)前較為重要的一些MAC協(xié)議的核心實(shí)現(xiàn)機(jī)制和特點(diǎn)，并比較了這些MAC協(xié)議在性能上的差異。最后，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上提出了關(guān)于WSNs網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的未來發(fā)展趨勢(shì)和研究策略。 MAC協(xié)議的主要問題為了研究和比較現(xiàn)有WSNs網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的性能，對(duì)WSNs網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的性能指標(biāo)、節(jié)點(diǎn)間通信時(shí)造成能量浪費(fèi)的潛在因素以及WSNs網(wǎng)絡(luò)中可能的通信模式等問題進(jìn)行分析。 MAC協(xié)議的性能指標(biāo)WSNs網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，是通過眾多資源受限的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)作實(shí)現(xiàn)的。由于節(jié)點(diǎn)無線通信的廣播特征，節(jié)點(diǎn)間信息傳遞在局部范圍，需要MAC協(xié)議協(xié)調(diào)其間的無線信道分配；在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，需要路由協(xié)議選擇通信路徑。WSNs網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議設(shè)計(jì)，需要根據(jù)應(yīng)用的要求考慮以下的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)[6]。l)能量有效性：能量有效性是WSNs網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議最重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于WSNs網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)一般采用電池提供能量，并且電池能量難以補(bǔ)充和更換。因此，在設(shè)計(jì)WSNs網(wǎng)絡(luò)時(shí)，有效利用節(jié)點(diǎn)的能量，盡量延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間，是設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議都要考慮的一個(gè)重要問題。在節(jié)點(diǎn)的能量消耗中，無線收發(fā)裝置的能量消耗占絕大部分，而MAC層協(xié)議直接控制無線收發(fā)信裝置的行為，因此MAC協(xié)議的能量有效性直接影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)壽命。2)可擴(kuò)展性：可擴(kuò)展性是指一個(gè)MAC協(xié)議適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大小、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)密度不斷變化的能力。由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目、節(jié)點(diǎn)分布密度等在WSNs網(wǎng)絡(luò)生存過程中不斷變化，節(jié)點(diǎn)位置也可能移動(dòng)，還有新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的問題，所以WSNs網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有動(dòng)態(tài)性。一個(gè)好的MAC協(xié)議也應(yīng)具有可擴(kuò)展性，以很好地適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。3)沖突避免：沖突避免是MAC協(xié)議的一項(xiàng)基本任務(wù)。它決定網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)何時(shí)、以何種方式訪問共享的傳輸媒體和發(fā)送數(shù)據(jù)。在WSNs網(wǎng)絡(luò)中，沖突避免的能力直接影響節(jié)點(diǎn)的能量消耗和網(wǎng)絡(luò)性能。4)信道利用率：信道利用率反映了網(wǎng)絡(luò)通信中信道帶寬如何被使用。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)中，信道利用率是一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。因?yàn)樵谶@樣的系統(tǒng)中，帶寬是非常重要的資源，系統(tǒng)需要盡可能地容納更多的用戶通信，相比之下，WSNs網(wǎng)絡(luò)中處于通信中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量是由一定的應(yīng)用任務(wù)所決定的，信道利用率在WSNs網(wǎng)絡(luò)中處于次要的位置。5)延遲：延遲是指從發(fā)送端開始向接收端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，直到接收端成功接收這一數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的時(shí)間。在WSNs網(wǎng)絡(luò)中，延遲的重要性取決于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。6)吞吐量：吞吐量是指在給定的時(shí)間內(nèi)發(fā)送端能夠成功發(fā)送給接收端的數(shù)據(jù)量，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量受到許多因素的影響，如沖突避免機(jī)制的有效性、信道利用率、延遲、控制開銷等。和數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t一樣，吞吐量的重要性也取決于WSNs網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。在WSNs網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用中，為了獲得更長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)生存時(shí)間，允許適當(dāng)犧牲數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和吞吐量等性能指標(biāo)。7)公平性：公平性通常指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)、用戶、應(yīng)用，平等地共享信道的能力。在傳統(tǒng)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，它是一項(xiàng)很重要的性能指標(biāo)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)用戶，都希望擁有平等發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的能力。但是在WSNs網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)為了一個(gè)共同的任務(wù)相互協(xié)作，在某個(gè)特定的時(shí)刻，存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)相比于其他節(jié)點(diǎn)擁有大量的數(shù)據(jù)需要傳送。因此，公平性往往用網(wǎng)絡(luò)中某一應(yīng)用是否成功實(shí)現(xiàn)來評(píng)價(jià)，而不是以每個(gè)節(jié)點(diǎn)平等發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的能力來評(píng)價(jià)。以上性能指標(biāo)反映了一個(gè)MAC協(xié)議的特性，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議重點(diǎn)考慮節(jié)點(diǎn)使用帶寬的公平性、提高帶寬利用率以及增加網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性等注重的因素正好相反，能量有效性是設(shè)計(jì)WSNs網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議首要考慮的性能指標(biāo)，其次是協(xié)議的可擴(kuò)展性和適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓哪芰?。而其他的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)如延遲、信道利用率等，需要根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行折中。所以傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議，并不適用于WSNs網(wǎng)絡(luò)。 能量浪費(fèi)的主要原因?yàn)榱朔治龊驮u(píng)價(jià)MAC協(xié)議的能量有效性，需要分析是哪些因素導(dǎo)致了能量損耗。WSNs網(wǎng)絡(luò)中造成能量浪費(fèi)的主要因素有以下幾個(gè)方面[6，7]：1)空閑偵聽(Idle listening) 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，由于不能預(yù)知它的鄰節(jié)點(diǎn)什么時(shí)候會(huì)向其發(fā)送數(shù)據(jù)，所以將其無線收發(fā)模塊始終保持在接收模式，這是節(jié)點(diǎn)能量浪費(fèi)的主要來源。原因在于典型的無線收發(fā)模塊處于接收模式時(shí)消耗的能量，比其處于睡眠模式時(shí)要多幾個(gè)數(shù)量級(jí)。2)消息碰撞(Message collision) 當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)包發(fā)生沖突時(shí)，兩個(gè)數(shù)據(jù)包被損壞。這時(shí)節(jié)點(diǎn)消耗在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)上的能量被浪費(fèi)掉了，這就需要重傳發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而消耗節(jié)點(diǎn)更多的能量。3)竊聽(Overhearing) 無線信道是一個(gè)共享媒體，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)接收到發(fā)送給其他節(jié)點(diǎn)的消息，這時(shí)節(jié)點(diǎn)消耗在接收數(shù)據(jù)上的能量被浪費(fèi)掉了。因此從節(jié)能考慮，這時(shí)應(yīng)將其無線傳輸模塊關(guān)閉。4)控制報(bào)文開銷(ControlPacketOvethead) 在MAC協(xié)議的頭字段和控制消息包(ACK/RTS/CTS)中沒有包含有效的數(shù)據(jù)，因此可認(rèn)為是一種損耗，為了提高能效應(yīng)該盡可能減少控制消息。5)發(fā)送失效(Overemitting) 在目的節(jié)點(diǎn)沒有準(zhǔn)備好接收時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送了消息，造成能量的浪費(fèi)。 通信模式傳感器網(wǎng)絡(luò)是與應(yīng)用高度相關(guān)的，不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、不同的應(yīng)用場(chǎng)景和目的，其業(yè)務(wù)特征呈現(xiàn)多樣性，需要采用不同的通信模式，以更有效地交換業(yè)務(wù)?；诓煌臉I(yè)務(wù)特征，MAC協(xié)議對(duì)不同通信模式的支持，可以有效減少節(jié)點(diǎn)能耗。所以對(duì)不同通信模式的支持與否，也是衡量MAC協(xié)議能量有效性的重要因素。Kulkarni等定義了WSNs網(wǎng)絡(luò)的三種通信模式[7]：廣播(Broadeast)、會(huì)聚(Convergeeast)和本地通信(Loeal，ssip)；Demirkol等定義了多播(Multicast)的通信模式[8]。上述各種通信模式的基本定義如