【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。目前為止還沒(méi)有關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧，每種WSN協(xié)議或多或少參考了OSI網(wǎng)絡(luò)分層體系。跨層設(shè)計(jì)是通過(guò)層與層之間的信息交換來(lái)滿足全局性的需要，是一個(gè)全局優(yōu)化的問(wèn)題。事實(shí)上單一性能參數(shù)的改善并不一定能帶來(lái)系統(tǒng)全局效率的提高，比如，物理層鏈路質(zhì)量好的節(jié)點(diǎn)可能剩余能量較小，緩沖區(qū)待發(fā)送分組隊(duì)列較長(zhǎng)，因此，MAC協(xié)議不應(yīng)該將該節(jié)點(diǎn)選作下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。為進(jìn)一步提高M(jìn)AC協(xié)議效率，實(shí)現(xiàn)協(xié)議輕量化，減少開(kāi)銷?；诳鐚釉O(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)體系可以成為WSN的一種新選擇。 作為WSN底層通信的支撐協(xié)議，MAC協(xié)議對(duì)WSN的性能有很大影響，是保證WSN高效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。針對(duì)具體的應(yīng)用模型研究高效的MAC協(xié)議意義深遠(yuǎn)。本課題專注于能量高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層MAC協(xié)議優(yōu)化的研究，主要研究的問(wèn)題是通過(guò)利用路由層的路由表信息，改變傳統(tǒng)MAC協(xié)議的控制幀格式，基于典型的跨層MAC協(xié)議AIMRP[21]，設(shè)計(jì)更高效的WSN MAC協(xié)議，達(dá)到低能耗、可擴(kuò)展/自適應(yīng)特點(diǎn)的同時(shí)提供盡可能低的通信延時(shí)。 課題來(lái)源及本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu) 課題來(lái)源本論文課題主要來(lái)源于：（1）RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問(wèn)題研究（國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目,編號(hào)：60673132）（2）中高速傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)（廣東省重大科技專項(xiàng),編號(hào)：2009A080207008）（3）信息服務(wù)的RFID理論與技術(shù)研究（國(guó)家基金廣東省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目,編號(hào)：8351009001000002）本人在這些課題項(xiàng)目中參與的工作主要涉及其中的MAC協(xié)議的研究與設(shè)計(jì)，本論文的論述都是在這些研究工作基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)1）本文研究的主要內(nèi)容本文主要研究能量高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層MAC協(xié)議，論文涉及工作如下：（1）綜合分析了經(jīng)典的競(jìng)爭(zhēng)型的和TDMA型MAC協(xié)議，并分析了典型的跨層MAC協(xié)議；（2）針對(duì)中高速型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提出一種跨層的MAC協(xié)議（EAIMRP）；（3）為EAIMRP協(xié)議設(shè)計(jì)了一種高效的能量節(jié)省模型，使該協(xié)議在事件增加或節(jié)點(diǎn)增加的情況下，能量消耗維持在一個(gè)常數(shù)；（4）最后在NS2平臺(tái)下輔以Matlab對(duì)EAIMRP協(xié)議進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并分析評(píng)價(jià)其性能。2）本文研究的創(chuàng)新表現(xiàn)本文主要有以下兩點(diǎn)創(chuàng)新表現(xiàn)：（1）在深入研究分層MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，從協(xié)議的可擴(kuò)展性能與節(jié)能性能兩方面進(jìn)行了研究，最后提出EAIMRP協(xié)議。該協(xié)議針對(duì)中高速型應(yīng)用，通過(guò)重新設(shè)計(jì)RTR（Request_to_Relay）數(shù)據(jù)幀，跨層融合MAC和路由功能，解決了傳統(tǒng)協(xié)議中由于多節(jié)點(diǎn)檢測(cè)和報(bào)告而造成的能量浪費(fèi)問(wèn)題，同時(shí)擴(kuò)展了單節(jié)點(diǎn)檢測(cè)拓?fù)淠Ｐ汀?shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該協(xié)議有效地抑制了節(jié)點(diǎn)能量過(guò)早耗完而使網(wǎng)絡(luò)生命提早結(jié)束問(wèn)題。對(duì)應(yīng)于公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文“一種融合MAC和路由的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)節(jié)能協(xié)議”（《計(jì)算機(jī)工程》，已錄用，Apr. 2009: 9~1）。（2）深入分析傳一般MAC協(xié)議的能量模型后，發(fā)現(xiàn)其能量模型有很大的局限性，主要表現(xiàn)在使用固定的競(jìng)爭(zhēng)接入方式和同時(shí)強(qiáng)制喚醒上。針對(duì)該問(wèn)題，本文為EAIMRP參考鏈路層的信息設(shè)計(jì)了一種高效的能量節(jié)省模型，使其在事件增加或節(jié)點(diǎn)增加的情況下，能量消耗維持在一個(gè)常數(shù)。第五章的仿真結(jié)果表明該模型能夠以稍微降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延性能，取得良好的節(jié)能效率。該研究成果已在核心期刊《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》投稿論文一篇“一種高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)MAC協(xié)議”。 論文結(jié)構(gòu)本論文各章的聯(lián)系與全文的結(jié)構(gòu)如下：第一章，緒論主要介紹該課題的研究背景和研究目的、意義，以及課題來(lái)源、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)。第二章，傳統(tǒng)分層MAC協(xié)議分析及跨層MAC的提出主要介紹和分析經(jīng)典的傳統(tǒng)分層MAC，最后提出分層思想的適用性。第三章，參考路由信息跨層設(shè)計(jì)MAC協(xié)議為解決由于多節(jié)點(diǎn)檢測(cè)和報(bào)告而造成的能量浪費(fèi)問(wèn)題和單節(jié)點(diǎn)檢測(cè)型應(yīng)用的拓?fù)渥赃m應(yīng)問(wèn)題，通過(guò)重新設(shè)計(jì)RTR數(shù)據(jù)幀，跨層融合MAC和路由功能，設(shè)計(jì)了EAIMRP協(xié)議。第四章，基于鏈路層的能量計(jì)算模型分析針對(duì)固定的競(jìng)爭(zhēng)接入方式和同時(shí)強(qiáng)制喚醒問(wèn)題，為EAIMRP參考鏈路層的信息設(shè)計(jì)了一種高效的能量節(jié)省模型，并分析了其能量效率性能。第五章，仿真與實(shí)驗(yàn)分析針對(duì)第三、四章的研究進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并著重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析比較，并評(píng)價(jià)EAIMRP協(xié)議的各種性能。最后，結(jié)語(yǔ)和展望對(duì)本文工作總結(jié)，討論有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，展望無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議的研究方向和趨勢(shì)。第二章 傳統(tǒng)分層MAC協(xié)議的分析及跨層MAC的提出第二章 傳統(tǒng)分層MAC協(xié)議的分析及跨層MAC的提出 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議棧與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議框架類似，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議棧可分為五層[22]，如圖21所示。圖21 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議框架Fig. 21 Communication Protocols of Wireless Sensor Networks物理層協(xié)議：物理層負(fù)責(zé)信號(hào)的調(diào)制、發(fā)送與接收。該層的設(shè)計(jì)將直接影響到電路的復(fù)雜度和能耗。物理層的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)低成本、低功耗、小體積的傳感器節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀、幀檢測(cè)、差錯(cuò)控制以及無(wú)線信道的使用控制，減少鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送引起的沖突。主要的部分是介質(zhì)訪問(wèn)控制MAC協(xié)議，它決定無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線信道的使用方式，在傳感器節(jié)點(diǎn)之間分配有限的無(wú)線通信資源，用來(lái)構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能有非常大的影響，是保證無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。路由層協(xié)議：路由層負(fù)責(zé)路由生成和路由選擇，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。傳輸層協(xié)議：傳輸控制層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸控制，協(xié)作維護(hù)數(shù)據(jù)流，是保障通信質(zhì)量的重要部分。TCP協(xié)議是Internet上通用的傳輸層協(xié)議，但無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源受限、錯(cuò)誤率高、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，這將嚴(yán)重影響TCP協(xié)議的性能。故TCP協(xié)議也不能直接應(yīng)用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用層協(xié)議：基于檢測(cè)任務(wù)，可在應(yīng)用層上開(kāi)發(fā)和使用不同的應(yīng)用層軟件。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層支持服務(wù)包括：時(shí)間同步和節(jié)點(diǎn)定位。其中，時(shí)間同步服務(wù)為協(xié)同工作的節(jié)點(diǎn)同步本地時(shí)鐘，節(jié)點(diǎn)定位服務(wù)依靠有限的位置已知節(jié)點(diǎn)（信標(biāo)）確定其他節(jié)點(diǎn)的位置，在系統(tǒng)中建立起一定的空間關(guān)系。圖21中右側(cè)部分不是獨(dú)立的模塊，他們的功能滲透到各層中，如能量、安全、移動(dòng)，在各層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中都要考慮；而拓?fù)涔芾碇饕菫榱私⑧従訑?shù)據(jù)表，管理拓?fù)潢P(guān)系；網(wǎng)絡(luò)管理主要是實(shí)現(xiàn)在傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對(duì)各種資源的管理，為上層應(yīng)用服務(wù)的執(zhí)行提供一個(gè)集成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；QoS支持是指為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，通信協(xié)議中的各層都需要提供QoS支持。本文研究WSN的MAC協(xié)議，它決定有限的無(wú)線共享信道的訪問(wèn)方式，分解發(fā)送沖突，對(duì)WSN的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有非常重要的影響。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層關(guān)鍵問(wèn)題 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層能耗分析無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的核心問(wèn)題之一是功耗管理。這就決定了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧各層的設(shè)計(jì)，都必須以能源有效性（節(jié)能效率）作為首要的考慮。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的分析可知，射頻模塊是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中最大的耗能部件，也是優(yōu)化的主要目標(biāo)[23]。由于媒體訪問(wèn)控制MAC層協(xié)議直接控制網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的無(wú)線收發(fā)裝置（即射頻模塊），因此，MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)點(diǎn)的能耗有非常大影響，直接關(guān)系到節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間。參考文獻(xiàn)[23]，傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)效功耗主要有以下5個(gè)來(lái)源：（1）空閑偵聽(tīng)（Idle hearing）：節(jié)點(diǎn)不知道鄰居節(jié)點(diǎn)何時(shí)會(huì)向自己發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，射頻模塊一直處于接收狀態(tài)，消耗大量的能源。這是無(wú)效功耗的最主要來(lái)源；（2）沖突（Collision），碰撞重傳：數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)可能同時(shí)向同一節(jié)點(diǎn)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)幀，信號(hào)相互干擾，接收方無(wú)法準(zhǔn)確接收，重發(fā)造成能量浪費(fèi)；（3）串?dāng)_/串音（Overhearing）：接收和處理發(fā)往其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都屬于無(wú)效功耗；（4）控制開(kāi)銷（Control overhead）：控制報(bào)文不傳送有效數(shù)據(jù)，消耗的能量對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是無(wú)效的；（5）過(guò)度發(fā)送（Overtransmitting）：發(fā)出數(shù)據(jù)幀，接收節(jié)點(diǎn)未準(zhǔn)備好接收，再次發(fā)送造成能量浪費(fèi)。以上5個(gè)因素中，空閑偵聽(tīng)消耗的能量占比重最大，其次是沖突或過(guò)度發(fā)送帶來(lái)的重發(fā)，再次是串?dāng)_和控制開(kāi)銷。在MAC協(xié)議設(shè)計(jì)中，也應(yīng)該首要盡量減少空閑偵聽(tīng)比例，提高節(jié)點(diǎn)的節(jié)能效率。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)目標(biāo)在 WSN 中，節(jié)點(diǎn)能量有限且難以補(bǔ)充。為保證WSN長(zhǎng)期有效工作，MAC 協(xié)議以減少能耗、最大化網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間為首要設(shè)計(jì)目標(biāo)；其次，為了適應(yīng)節(jié)點(diǎn)分布和拓?fù)渥兓?，MAC 協(xié)議需要具備良好的可擴(kuò)展性；傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)注的實(shí)時(shí)性、吞吐量及帶寬利用率等性能指標(biāo)成為次要目標(biāo)；此外，WSN 節(jié)點(diǎn)一般屬于同一利益實(shí)體，可為系統(tǒng)優(yōu)化作出一定的犧牲，因此，能量效率以外的公平性一般不作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，除非多用途W(wǎng)SN重疊部署。 WSN 中的能量消耗主要包括通信能耗、感知能耗和計(jì)算能耗。其中，通信能耗所占比重最大。因此，減少通信能耗是延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的有效手段。大量研究表明，通信過(guò)程中主要能量浪費(fèi)存在于：沖突導(dǎo)致重傳和等待重傳；非目的節(jié)點(diǎn)接收并處理數(shù)據(jù)形成串音；發(fā)射/接收不同步導(dǎo)致分組空傳(Overemitting) ；控制分組本身開(kāi)銷；無(wú)通信任務(wù)節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的空閑偵聽(tīng)等。此外,無(wú)線發(fā)射裝置頻繁發(fā)送/接收狀態(tài)切換也會(huì)造成能量迅速消耗?；谏鲜鲈?，WSN MAC協(xié)議通常采用“偵聽(tīng)/休眠”交替的信道訪問(wèn)策略，節(jié)點(diǎn)無(wú)通信任務(wù)則進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài)，以減少?zèng)_突、串音和空閑偵聽(tīng)；通過(guò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)間的偵聽(tīng)/休眠周期以及節(jié)點(diǎn)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)，避免分組空傳和減少過(guò)度偵聽(tīng)；通過(guò)限制控制分組長(zhǎng)度和數(shù)量減少控制開(kāi)銷；盡量延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)間,減少狀態(tài)切換次數(shù)。同時(shí)，為了避免MAC 協(xié)議本身開(kāi)銷過(guò)大，消耗過(guò)多的能量，MAC協(xié)議盡量做到簡(jiǎn)單、高效。當(dāng)然，影響傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議設(shè)計(jì)的一些基本問(wèn)題，如隱藏終端和暴露終端問(wèn)題、無(wú)線信道衰減和無(wú)規(guī)律沖突(Interference and Irregularity)問(wèn)題等，在 WSN MAC協(xié)議中依然存在，需要解決。WSN MAC的特殊需求表現(xiàn)在：（1）節(jié)能效率；（2）可擴(kuò)展性；（3）網(wǎng)絡(luò)效率。具體而言，針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性，設(shè)計(jì)MAC協(xié)議，需要和考慮以下因素：（1）能源有效性（節(jié)能效率）節(jié)能效率是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議性能指標(biāo)中最重要的一項(xiàng)指標(biāo)，正如前文所述，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量非常有限，而且在實(shí)際設(shè)計(jì)一些無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，也會(huì)考慮減少節(jié)點(diǎn)的成本，以節(jié)點(diǎn)的一次性使用作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。另外，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可能工作在比較偏遠(yuǎn)，甚至危險(xiǎn)的環(huán)境中，通常很難給傳感器節(jié)點(diǎn)替換電池或充電。因此，盡量延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間是是設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要考慮到的一個(gè)重要問(wèn)題。在節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)中，無(wú)線收發(fā)裝置消耗的能源占節(jié)點(diǎn)消耗能源的絕大部分，MAC協(xié)議直接控制無(wú)線收發(fā)裝置的行為，可直接控制其消耗的能源大小，因此MAC層的能源有效性直接影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間。（2）可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性是指一個(gè)MAC協(xié)議應(yīng)該適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大小、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度的變化。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以移動(dòng)；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能因?yàn)殡姵啬茉春谋M或其它原因退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；一個(gè)節(jié)點(diǎn)也可能由于需要而加入到網(wǎng)絡(luò)中。諸多的因素影響，改變著網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)等。因此，一個(gè)好的MAC協(xié)議應(yīng)該使網(wǎng)絡(luò)能快速高效地自適應(yīng)這些變化。（3）網(wǎng)絡(luò)效率無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)效率指標(biāo)應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來(lái)取舍和平衡。常關(guān)注的方面包括：a）通信延遲延遲是指發(fā)送端向接收端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，到接收端成功接收這一數(shù)據(jù)包之間的這一時(shí)間間隔。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，延遲的重要性主要取決于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。b）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(wú)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@一的系統(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，無(wú)線傳感器網(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，信道利用率性能指標(biāo)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中是處于第二位的。c）吞吐量吞吐量代表在一個(gè)給定的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送端成功發(fā)送給接收端的數(shù)據(jù)量。許多因素影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，例如，沖突避免機(jī)制的有效性、信道利用率、延遲、控制開(kāi)銷等。和延遲一樣，吞吐量的重要性也取決于具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用為了獲得更長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)生存時(shí)間，可以適當(dāng)犧牲延遲和吞吐量性能指標(biāo)。d）其它因此，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議，主要應(yīng)該考慮到，一是能源有效性，另一個(gè)是可擴(kuò)展性，而其它的一些網(wǎng)絡(luò)效率方面的性能指標(biāo)，包括信道訪問(wèn)的公平性、延遲、吞吐量、帶寬利用率等傳統(tǒng)MAC協(xié)議中首要考慮到性能指標(biāo)，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，和這兩個(gè)性能指標(biāo)相比，其重要性就可以放在比較次要的地位了。上文提到的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)中，無(wú)論怎樣的應(yīng)用環(huán)境，基本始終以資源的有限性作為第一考慮因素，以網(wǎng)絡(luò)良好的節(jié)能效率作為重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，其次是可擴(kuò)展性，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的變化，然后才對(duì)關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)效率進(jìn)行合理的取舍和權(quán)衡。目前的WSN MAC協(xié)議可分四類，主要有：（1）基于競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)使用無(wú)線信道，重點(diǎn)考慮盡量減少節(jié)點(diǎn)間的干擾；（2）基于采用時(shí)分復(fù)用（TDMA）方式，給每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分配固定的無(wú)線信道使用時(shí)段，從而避免節(jié)點(diǎn)之間的相互干擾；（3）基于競(jìng)爭(zhēng)和基于TDMA調(diào)度的混合型的MAC協(xié)議；（4）跨層設(shè)計(jì)的MAC協(xié)議。下面按照上述傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類，簡(jiǎn)要介紹幾種經(jīng)典的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議。 基于競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議的基本思想是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)方式使用無(wú)線信道，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。IEEE ，廣泛應(yīng)用在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以作為無(wú)線節(jié)點(diǎn)的MAC協(xié)議。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸媒介屬于開(kāi)放式共享資源，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)要傳輸時(shí)必須完全占用傳輸媒介才能運(yùn)作，因此，（CSMA/CA）的方式來(lái)爭(zhēng)奪傳輸媒介，只有獲得信道的節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但是C