无线传感器网络mac协议课件

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1、MACProtocolsforWirelessSensorNetworks2012年3月5日ASurvey内容提要概述背景知识协议设计的重点各种MAC协议结论和开放的问题我的想法和问题内容提要概述背景知识协议设计的重点各种MAC协议结论和开放的问题我的想法和问题概述我的ppt主要是面向那些没有太多相关知识的2b青年。在科普介绍的同时，也欢迎各位文艺青年提出批评。首先无线感器网络与我们的日常的网络是有很大区别的，最关键的体现在于传感器本身依赖于电池，而不是固定的电源，这就决定了节约能量开销，延长网络的使用寿命成为了无线传

2、感网络所关心的最主要的问题。另外无线传感器网络区别于其他的无线网络的一个很大的特性就是所有传感器都是对等的，拥有共同的任务，因而公平性往往不是传感器网络所要考虑的问题。那么基于以上这些思想，人们提出了各种不同的MAC层的协议。下面，我们就来关注这些协议。内容提要概述背景知识协议设计的重点各种MAC协议结论和开放的问题我的想法和问题背景知识科普能量损失的原因冲突overhearing控制报文的开销空闲侦听overmitting传输的方式broadcastlocalgossipconvergecast无线传感器网络MAC协

3、议网络特征传感器节点能量受限传感器节点失效概率大传感器节点计算处理能力有限通信带宽有限以数据为中心高密度、大规模随机分布对MAC协议的设计提出了新的挑战！内容提要概述背景知识协议设计的重点各种MAC协议结论和开放性的问题我的想法和问题协议设计的重点能量效率空闲监听冲突控制开销串扰可扩展性和适应性网络效率算法复杂度与其它层协议的协同目前普遍认为重要性依次递减！内容提要概述背景知识协议设计的重点各种MAC协议结论和开放性的问题我的想法和问题竞争型MAC协议基本思想发送时主动抢占，CSMA方式（载波侦听多路访问）CSMA/C

4、A主要使用两种方法来避免碰撞：送出资料前，侦听媒体状态，等沒有人使用媒体，维持一段時间后，再等待一段随机的时间后依然沒有人使用，才送出资料。由于每个裝置采用的随机时间不同，所以可以减少碰撞的机会。送出资料前，先送一段小小的请求传送封包（RTS :RequesttoSend）給目标端，等待目标端回应封包后，才开始传送按需分配优点网络流量和规模变化自适应网络拓扑变化自适应算法较简单典型协议SMAC、TMAC、PMAC、WiseMAC、SiftSMAC协议-前提条件和基本思想前提条件数据量少，可进行数据的处理和融合节点协作完

5、成共同的任务网络可以容忍一定程度的通信延迟基本思想周期性睡眠和监听；协商一致的睡眠调度机制（虚拟簇）自适应的侦听机制，减少信息的传输延迟消息分割和突发传递机制来减少控制信息的开销和消息的传递延迟SMAC协议-关键技术1周期性睡眠和监听一个周期内有睡眠和监听两种状态节点之间协同，保持监听同步同步调度，形成虚拟簇降低功耗，增加延迟图1-1周期性监听和睡眠SMAC协议-关键技术2，3自适应监听在一次通信过程中，通信节点的邻居在此次通信结束后唤醒并保持监听一段时间。如果节点在这段时间接收到RTS帧，则可以立即接收数据，而不需要

6、等到下一个监听周期，从而减少了两个节点间的数据传输延迟。消息传递将长的信息包分成若干个短的DATA段突发式传输SMAC协议的优缺点优点通过睡眠机制减少了空闲侦听的能量损耗，实现简单，交换交换时间表减少了同步所需要的开销。缺点广播数据包并没有使用RTS-CTS，这样就增大的冲突碰撞的可能性，自适应可能会导致空闲侦听和窃听（overhearing），睡眠和监听的周期是预先定义的，并且固定的，这样在复杂多变的网络负载条件下，这种策略的效率会大大降低。TMAC协议-基本思想SMAC协议调度占空比固定，不能很好的适应网络流量的变

7、化动态调整调度周期中的活跃时间长度在TA时间内没有发生激活事件则进入睡眠图1‑2TMAC基本机制TMAC协议-关键技术1周期性监听同步延用SMAC协议思想，周期性广播SYNC帧固定周期调度后全监听周期，发现邻居RTS操作和TA的选择发送RTS未收到CTS，应再发送一次TA>竞争信道时间+RTS发送时间+CTS准备时间图1‑3TMAC基本数据交换TMAC协议-关键技术2早睡问题节点在邻居准备向其发送数据时进入了睡眠状态图1‑4早睡问题TMAC协议-关键技术3早睡问题解决办法未来请求发送（Futurerequest-to-

8、send,FRTS）图1‑5FRTS帧交换TMAC协议-关键技术4早睡问题解决办法满缓冲区优先图1-6接收RTS节点优先PMAC协议-基本思想SMAC调度占空比固定，TMAC早睡问题引入模式信息，节点能够通过模式信息提前获知邻居的下一步活动，调度都根据模式信息来进行图1‑7空闲监听周期长度比较PMAC协议-关键技术1模式的生成由一