一种适用于无线传感器网络的跨层高效MAC协议

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1、第22卷第1期传感技术学报v0I．22No．12009年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDA兀IAToRSJan．2009CrossLayerEnergy-EfficientMACProtocolforWirelessSensorNetworksZHENGGuo—qiang，SUNRuo-yu，LIJi—shun／1．ElectronicInformationEngineeringCollie，HenonUniversityofScience~Technology，LuoyangHenon471003，Chino；、＼2．HenonKeylab

2、forMachineryDesignandTransmissionSystem，HenonUniversityofScience&Technology，LuoyangHenon471003，Chino，Abstract：Formaximizingnetworklifetime，howtoachieveenergyefficientwastheprimarygoalinwirelesssensornetworks．ImprovingtheenergyefficientofMACprotocolwasaveryefficientway．Butanumberofenerg

3、yefficientmediumaccesscontrolprotocolsfocusedonlyondesigningoptimalstrategiesfor“sin-gle”layer．Theycan’tobtaintheminimizingenergyconsuming．ForimprovingtheenergyefficientofMACprotocol，anewprotocolnamedCLEE-MAC(CrossLayerEnergyEfficientMAC)isdesigned．Itusestheinformationofroutinglayerfor

4、MAClayerandmodifiesthecontrolframeofadaptiveS-MACtosolvethecompulsorywake-upproblem．Throughperformanceanalysisandsimulation，theresultshowsthattheenergyefficientofCLEE-MACprotocolislinearityelevationalongwiththeincreasingsensordensity．Keywords：wirelesssensornetworks；energyefficient；MACp

5、rotocol；crosslayerEEACC：6150P*一种适用于无线传感器网络的跨层高效MAC协议郑国强，孙若玉，李济顺，1．河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳471003；、＼2．河南科技大学省机械设计及传动系统重点实验室，河南洛阳471003，摘要：为了延长网络的寿命，实现能量的高效利用是无线传感器网络应用的主要目标，MAC协议的能效性直接关系到网络的能耗，但采用分层方法的MAC协议无法实现最优的节能效果。本文基于跨层的方法提出了一种能量高效MAC(crosslayerenergyefficientMAC，CLEE-MAC)协议。该协议在自适应S-MA

6、C(adaptivesensorMAC，AS-MAC)协议基础上，通过利用路由层的路由表信息，改变AS-MAC协议的控制帧格式，有效解决了AS-MAC协议中因“强迫唤醒”造成的能量浪费问题，延长了网络的寿命。理论分析和仿真验证均表明，随着节点密度的增加，CLEE-MAC协议的节能增益随网络密度线性增大。关键词：无线传感器网络；能量高效；MAC协议；跨层中图分类号：TN915．04文献标识码：A文章编号：1oo‘I_1699(2O09)01-0095-05微型传感器技术和节点间的无线通信能力使无模块的活动，所以MAC协议的能效性直接影响着线传感器网络广泛应用于军事战场

7、、环境监控、医疗传感器网络的节能效果[1]。监测等诸多方面。与传统无线网络不同，由于环境目前已提出相当多的节能型MAC协议，但这等因素的制约，在设计过程中如何降低节点能耗是些协议均采用单层优化的方法，无法实现层间信无线传感器网络重点考虑的问题，其中处于数据链息的交互。本文基于跨层的思想，在AS-MAC协路层的MAC协议直接控制着耗能最多的无线通信议的基础上，提出了CLEE-MAC协议。CLEE-基金项目：国家高技术研究发展计划资助(863)(2004AA41140)；河南省杰出人才创新基金资助项目(0621000800)；河南科技大学校基金资助(20020014