无线传感器网络SMAC协议的分析与算法改进

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1、无线传感器网络SMAC协议的分析与算法改进TheanalysisofSMACprotocolforWirelesssensornetworksanditsalgortithmimprovement摘要：无线传感器网络（WSN）使用灵活，移动性强，架设便捷，应用范围非常广泛。Abstract:NowadaysWirelessSensorNetworking（WSN）hasbeenwidelyusedbecauseofitsadaptivity,mobilityandscalability（假设便捷）。媒体访问控制（M

2、AC沏议是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。MACprotocolisoneofthemostimportantnetworkprotocolwhichguaranteestheefficiencyofWSNcommunication.重点分析了WSN中基于竞争的典型MAC协议——SMAC协议。Ourmajorconcernisthetypicalcontention・basedMACprotocolinWSN—SMACprotocol.针对SMAC协议中采用的退避算法不能良好地解决节点通信公平性等问题

3、，提出了QRDB退避算法。仿真结果表明，该算法可以使节点在发送失败时快速逃离拥挤竞争窗口，在发送成功后能保持最优发送窗口，并能定位和解决网络拥堵区域问题，从而有效地提高了节点通信公平性，降低了信道的碰撞，延长了网络的生命周期。Theresultsdemonstratethatbyusingthisalgorithm,thenodescanpromptlyescape（拥挤竞争窗口）whentransmissionisfailed关键词：无线传感器网络，媒体访问控制，退避算法Keyword:wirelesssenso

4、rnetworks（WSN）,mediumaccesscontrol（MAC）,avoidancealgorithm0引言Introduction无线传感器网络（WSN）以其独特的优势，广泛应用于气象和地理研究、洪水、火灾检测，监视农作物灌溉悄况、土壤参数变化、牲畜和家禽的环境状况以及人血积的地表检测等[4,6]oWSNhasawiderangeofapplicationincluding气象andgeographyresearches,detectionoffloodsandfirewithitsuniquead

5、vantages,无线传感器网络综合了现代传感器技术、微电子技术、通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术等多个学科[3][4]oWSNsynthesizesmanymodernsensortechnology,microelectronictechnology而在无线传感器网络屮，媒体访问控制（MAC）协议决定无线信道的使用方式[8],主要作用是为无线节点合理分配通信资源，避免众多节点在同一时间发射信号时产生碰撞冲突。无线信道的使用方式inWSNisdeterminedbyMACprotocol.Themai

6、nfunctionofMACprotocolisdistributingcommunicationsourcesreasonably,avoidingcollisionfrominterferingnodes・对大多数传感器硬件平台而言，无线通信模块是传感器节点能量的主要消耗者。Asformostofsensorhardwareplatforms,thewirelesscommunicationmoduleistheprimaryconsumerofthesensornodesenergy.由图1所示可见，通信过程

7、屮发生、接收、空闲状态消耗了大部分的能量门。Asshowninthefigure1,Transmitting,ReceivingandIdlingdominatethetotalenergyconsumption.而MAC子层直接与物理层连接，即MAC协议直接控制着无线射频收发器的活动，决定何时发送数据或接收数据，所以MAC协议节能效率的好坏将严重影响网络的生命周期[9]。HoweverMAClayerlinkstophysicallayerdirectly,whichmeansthatMACprotocolcon

8、trolsthe无线射频收发器，通信图1WSN节点能量消耗图1SMAC协议分析TheanalysisofSMACprotocol无线传感器网络应用的范围非常广泛，不同应用场合对网络的要求都是不尽相同的。WSNhasawiderangeofapplications,whereasthedemandingofnetworksarevariedfromdiffer