基于竞争与TDMA的低时延无线传感器网络MAC协议.pdf

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1、02014年第33卷第1O期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)10-0111-04基于竞争与TDMA的低时延无线传感器网络MAC协议杜敏，黄剑，石为人，李洪兵(重庆大学自动化学院，重庆400030)摘要：针对经典无线传感器网络(WSNs)S-MAC协议的累积睡眠延迟问题，提出了一种基于竞争与时分复用(TDMA)方式混合的低时延LH．MAC协议。LH—MAC根据包的传输跳数，提供不同优先级的接入服务，使已完成多跳传输的包以更大的概率接入信道

2、，实现较远节点的低时延传输目标。仿真比较s—MAC与LH—MAC的平均延迟和能耗，表明LH—MAC在保持能量高效前提下，有效降低了端到端时延。关键词：无线传感器网络；混合MAC；低时延；优先级；S-MAC中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)10-0111-04LowtimedelayWSNsMACprotocolbasedoncompetitionandTDMADUMin，HUANGJian，SHIWei—ren，LIHong—bing(CollegeofAutomation，ChongqingUniversit

3、y，Chongqing400030，China)Abstract：AimingataccumulativelatencyproblemofclassicS-MACprotocol，proposeLH—MACprotocol，alowtimedelayhybridMACprotocolbasedoncompetitionandTDMAforwirelesssensornetworks(WSNs)．Accordingt0numberofhops．LH．MACprovidesservicewithdifierentpriorities，SOthatthepa

4、cketswhichhaveachievedmulti．hoptranssionhavemoreprobabilitytoaccesstothechannelandtOrealizelowtimedelaytransmissionofremotenode．ComparingtoS—MACandtheLH．MAC．simulationresuhsshowthatLH—MACreduceend—to—endtimedelayeffectivelyunderthepremiseofenergyefficiency．Keywords：wirelesssenso

5、rnetworks(WSNs)；hybridMAC；lowtimedelay；priority；S-MAC0引言碰撞重传、空闲侦听、串音和控制开销，提出了周期休眠、串无线传感器网络(wirelesssensornetworks，WSNs)是集音避免、消息分割等机制来最大限度降低能耗，实现能量高数据采集、处理与传输于一体的分布式自组织网络，其媒体效利用。针对休眠机制引发的延迟问题，后又提出自适应访问控制(mediaaccesscontrol，MAC)协议决定有限信道资侦听机制，一定程度上解决了时延问题。文献[8]针对自源的使用，直接影响着网络的延迟、能耗

6、和吞吐量等性适应S-MAC协议的能耗问题，提出了基于捎带机制的改进能Il。目前主要有：基于竞争的MAC协议，节点按需、随方案，仅使下一跳目的节点自适应唤醒，进一步完善了S—机竞争信道，若发生碰撞则重发至成功或放弃，它简单灵MAC协议。但传统的S-MAC一个周期内只能传输1跳，自活、扩展性好，典型的有S-MAC，T—MAC协议；基于时适应S-MAC传输2跳，面对诸如灾难预警、军事防御等对实分复用(TDMA)MAC协议，按分配时序依次接入信道，无时『生要求很高的环境，依然不能很好满足要求。本文基于这碰撞重传、有延迟上限等特点，适用流量稳定、高负载场合，样的

7、需求，在S-MAC协议基础上提出了低时延混合MAC典型的有DEANA~，DMAC~，LMAC协议；基于竞争与(1ow．timedelayhybridMAC，LH—MAC)协议，协议利用竞争期固定分配混合的MAC协议，兼备竞争方式灵活、可扩展和预约信道，在非竞争期按预约结果采用TDMA方式无冲突地固定分配方式能耗低、负载高的优点，为MAC协议研究提连续转发数据，实现单周期内的多跳、低时延传输。供了新方向，Z-MAC”协议是其典型代表。1LH．MAC协议描述S-MAC协议源于Yew等人对IEEE802．11标准协议1．1网络拓扑的改进，以节能为目标，深入分

8、析了引起能耗的四大原因：LH．MAC协议采用与S-MAC相似的拓扑，这种节点平收稿日期：201