無線傳感器網(wǎng)絡(luò)mac協(xié)議綜述-文庫吧資料
2024-11-24 06:59本頁面
【正文】 好，可以適應網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化，可以有效的改善由于空閑監(jiān)聽所 導致的能量浪費問題；缺點是協(xié)議實現(xiàn)非常復雜，需要占用大量的存儲空間，這在資源受限 的傳感器節(jié)點中顯得尤為突出。由周期性休眠所引起的等待時間我 們稱之為休眠延遲。 消息傳遞技術(shù)根據(jù)這一原理，將長消息分為若干短包，采用一次 RTS/CTS 握手，集中連續(xù) 發(fā)送全部短包，既可以提高發(fā)送成功率，又有效地減少了控制開銷。 SMAC 的一個很重要的特征是米用 了消息傳遞 （ messagepassing)技術(shù)，很好地支持 長消息發(fā)送。相鄰節(jié)點形成虛擬簇來建 立一個共同的休眠策略。通過同步消息，相鄰節(jié)點可以采用相同的工作 /休 眠策略，新節(jié)點也可以加入進來，這種機制在協(xié)議中稱為虛擬簇。在休眠階段，節(jié)點關(guān)閉射頻模塊，緩存這期間采集到的數(shù)據(jù)，在工作 階段集中 發(fā)送。幀內(nèi)分為工作階段和休眠階段，在 2020 年版本中，工作階段持續(xù)時間是固定的。 3 常 用 的 MAC層協(xié)議 針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，已經(jīng)提出了很多種 MAC 層協(xié)議，在這一部分，我們將對 它們進行一些概要性的介紹，列舉它們在各種可能的條件下的各種行為，并對各個協(xié)議的優(yōu) 缺點進行說明。 近年來 ， 學術(shù)界提出了眾多 WSN 專用 MAC 協(xié)議，部分協(xié)議己經(jīng)在實驗環(huán)境甚至實際系統(tǒng)中得到應用和驗證 。 還有研究人員從其他角度出發(fā)，對 Ad hoc MAC 協(xié)議進行改進，但若作為 WSN MAC 協(xié)議則都差強人意 。 此外，根據(jù)是否需要滿足一定的 QoS 支持和性能要求 ， WSN MAC 協(xié)議還可分為實時 MAC 協(xié)議、能量高效 MAC 協(xié)議、安全 MAC 協(xié)議、位置感知 MAC 協(xié)議、移動 MAC 協(xié)議等 。 6） 根據(jù)協(xié)議發(fā)起方的不同可分為發(fā)送方發(fā)起的 MAC協(xié)議和接收方發(fā)起的 MAC協(xié)議 .由于沖突僅對接 收方造成影響 ,因此，接收方發(fā)起的 MAC協(xié)議能夠有效避免隱藏終端問題，減少沖突概率，但控制開銷 大、傳輸延時長 。 5） 根據(jù)發(fā)射天線的種類可分為基于全向天線的 MAC 協(xié)議和基于定向天線的MAC 協(xié)議 。 前者硬 件成本低 ,但通信范圍相互重疊 ,易造成沖突 。后者有利于數(shù)據(jù)融合與查詢，但時鐘同步要求高 ,且數(shù)據(jù)冗余 ， 重傳代價高 。后者有利于減少沖突和重傳 ,信道 利用率高、傳輸時延小，但硬件成本高，且存在頻譜分配擁擠問題 。混合協(xié)議具有上述兩種 MAC 協(xié)議的優(yōu)點 ,但通常比較復雜 ,實現(xiàn)難度大 。競爭協(xié)議無須全局網(wǎng)絡(luò)信息，擴展性好、易于實現(xiàn)，但能耗大 。 但目前尚無統(tǒng)一分類方式 。 當然，影響傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò) MAC 協(xié)議設(shè)計的一些基本問題，如隱藏終端和暴露終端問題、無線信道衰減和無規(guī)律沖突 (interference irregularity)問 題等 ,在 WSN MAC 協(xié)議中依然存在，需要解決 。通過協(xié)調(diào)節(jié)點間的偵聽 /休眠周期以及節(jié)點發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)的時機，避免 分組空傳和減少過度偵聽 ； 通過限制控制分組長度和數(shù)量減少控制開銷 ； 盡量延長節(jié)點休眠時間，減少狀態(tài)切換 次數(shù) ?？刂品纸M本身開銷；無通信任務節(jié)點對信道的空閑偵聽等 .此外，無線發(fā)射裝置頻繁發(fā)送 /接收狀態(tài)切換也會造成能量迅速消耗 [1]。非目的節(jié)點接收并處理數(shù)據(jù)形成串音 。 WSN 中的能量消耗主要包括通信能耗、感知能耗和計算能耗 .其中，通信能耗所占比重最大 。傳統(tǒng)無線網(wǎng) 絡(luò)關(guān)注的實時性、吞吐量及帶寬利用率等性能指標成為次要目標 。 為保證 WSN 長期有效工作 ,MAC 協(xié)議以減少能耗、最大化網(wǎng)絡(luò)生 存時間為首要設(shè)計目標 。因此，設(shè)計一個性能優(yōu)越的 MAC協(xié)議算法成為 WSN研究的一個熱點問題。 媒體介質(zhì)訪問控制 (Mediu
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