基于优先级的无线传感器网络MAC协议

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1、基于优先级的无线传感器网络MAC协议李卫华，周止，王二飞（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京100876）5摘要：无线传感器网络在无线抄表系统中得到了广泛的应用。在无线抄表系统中存在网络数据突发性传输等情况，例如报警信息的传输，需要保证实时性。木文针对无线抄表系统中的这些需求，在已有的MAC协议的基础上，提出來一种适川丁无线抄表系统的MAC协议。该协议通过对侦听活动时间进行划分，以减小前导码长度，并可以冇效的降低时延。经过数据分析表明，相比传统的MAC协议，木文提出的基于优先级的MAC协议可以有效的减小10无线表计端点能耗，降低时延，从而保证紧急数据发送的实时性。关键词：无

2、线传感器网络；无线抄表系统；优先级；实时性；MAC屮图分类号：TN92AMACProtocolinWSNbasedonpriority15LiWeihua,ZhouZheng,WangErfei（Schoolofinformationansscienceengineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876）Abstract:Wsniswidelyusedinintelligentmeterreadingsystem.Inthispaper,tosatistythereal-timethe

3、real-timedemandinthealarmsurveillance,weproposeanewMAC（AL-MAC）20protocolfortheintelligentmeterreadingsystcm.InAL-MAC,thenodewithalarmdatatosendselectsthesmallcontentionwindow,sothatithastheprioritytoaccessthechanne・Atthesametime,AL-MACdividesthebasiclisten/sleepcycletimeintoseveralshortperi

4、odsinformerbasiccyclewiththesamedutycycle・Thismechanismreducesthetimetowakeupthenode・SimulationresultsshowthatAL-MACimprovesthelatencyperformancewithacceptableenergy25consumptionincreasinginthealarmsituation・Keywords:WSN;intelligentmeterreading-system;priority;real-time;MAC0引言最近无线传感器网络被广泛用于

5、智能电网技术。在本文小，我们重点关注智能抄表系统，30该系统要求能耗低，实时性好，低复杂度和髙可靠性。MAC（介质访问控制）协议负责的传输介质的访问接入控制，这样MAC层才能冇序的使用［1］。然而，大多数MAC协议的设计，为了满足需求的能源效率而带來了较长的延迟或低吞吐量的成本。MAC协议，把RF模块设计的--种方法已广泛用于降低能源消耗。例如，占空比的长度被固定在SMAC［2,3］其中有一个不利的影响，空闲监听时间期间产住的延迟时间。其结果是，在这些应川程序中，35快速响应时间不是第一要素。虽然也冇一些应用，如监控和实时控制系统，智能计量，为WSN不仅需要高效的能源，但也提

6、供更好的性能的延迟。本文提出-•种适用丁•无线抄表系统报警MAC机制。我们在无线抄农系统中典型的星型拓扑模型中，分析了这种新的MAC机制的实时性和能耗性能。抄表系统需要冇专用的MAC机制,它的要求是低功耗、低复杂度、低成木以及高町靠性。在已冇的MAC机制，如IEEE802.15.440中，MAC机制分为激活和侦听两种状态，这种机制显然太消耗能量，不满足于抄表系统中低功耗的要求。且在抄表系统屮，存在紧急报警信息需要及时有效传输的情景，需要对MAC机制的时延要求更高。木文针対无线抄表系统的需求提出一种适川于无线抄表系统报警MAC作者简介：李卫华，（1987・），男，北京邮电大学信

7、息与通信工程研究生，无线传感器网络。通信联系人：周正，（1945-）,男，教授，电路与系统、电磁兼容。E-mail:zzhou@bupt.cdu.cn机，提出一•种适用于紧急情况的报警情况的基于优先级的MAC机制。1相关工作在无线传感器网络MAC协议中，最重要的设计日标是减小能量消耗，在空闲侦听、碰撞、协议廿销和串音等浪费能量的因素中，空闲侦听的能量消耗占绝対人的比例，特别是在消息传输频率较低的情况下，在无线抄表系统中，数据流量比较小。现有的大多数无线传感器网络MAC协议都使用周期睡眠机制，以减少空闲侦