无线传感器网络中基于能量效率的分布式MAC协议.pdf

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1、第23卷第1期传感技术学报Vo1．23No．1CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2010年1月Jan．2010Energy-AwareDistributedMACProtocolinWirelessSensorNetworksCU／Haixia'，LIWenlou，DINGZhiwen，1．SchoolofPhysicsandElectronicsEngineering，GuangzhouUni~rsity，Guangzhou510006，China；、、2．SchoolofElectronicsandInf

2、ormationEngineering，SouthChinaUniversityof‰h∞，c愕zkn510640，c拭MJAbstract：Forenergyeficiencyandfrequencyspectrumresourceutilizedeficiencyinsensornetworks，adistribu—tedmediumaccesscontrol(MAC)algorithmisproposed．Weanalyzetheenergy—eficientMACprotocolsforwire．1esssensornetworksan

3、dmoreenergyconsumptionisdecreasedwithpowercontrolbasedonthecurrentimprovedmethods．Bychoosingandmaintainingscheduletablesinthenetwork，theprobabilityofcollisionisreduced，andtheefectiveconnectionswithinthenetworkareincreased．Nodestakeinterceptionswitchalternativelybetweensleepi

4、ngandlisteningperiodandadopttheoptimaltransmissionpowersendingcontrolordatamessagesinlistenpe—riod．Thismethodreducestheinterferingrange．Numericalcalculationsandsimulationresultsshowthatourpro—posedalgorithmprovidesbettertotalnetworkperformance，theenergyconsumedislower，andthe

5、efectivethrough—putisimproved．Keywords：MAC；powercontrol；scheduletable；energyconsumptionEEACC：6210Q无线传感器网络中基于能量效率的分布式MAC协议木崔海霞，黎文楼，丁志文，1．广州大学物理与电子工程学院，广州510006；、＼2．华南理工大学电子与信息学院，广州510640／摘要：针对无线传感器网络中能量效率与频谱资源利用率的问题，提出了一种分布式媒介接入控制(MAC)算法。通过分析基于节约能量消耗的SMAC(Sensor—MAC)协议，结合现有的一

6、些协议的改进方法，利用功率控制技术有效降低了更多的能量消耗。同时通过选择与维护邻居调度表的方式，提升了网络的有效链接并降低了碰撞率。节点采用在侦听与睡眠之间相互切换，在侦听期间以最优发送功率发送控制与数据信息。降低了干扰范围。数值计算与实验仿真结果显示，算法可以有效地改善网络性能，节省网络能量消耗，提升网络的有效吞吐量。关键词：MAC；功率控制；调度表；能耗中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)01-0104一o6无线传感器网络是一种自组织、自配置、节点可络的生存寿命面临着巨大的挑战。以动态地建立与维持多跳

7、链接、具有高度动态拓扑作为近几年研究的一个热点问题，研究学者们结构的网络。网络中的节点不仅具有普通移动终端提出了多种提高能量效率的方法¨I4，均考虑到利所具有的全部功能，而且具有报文转发能力，不需要用MAC层无线网卡动态关闭机制，使节点尽量处于设置任何中心控制节点，具有很强的抗毁性，成本相低功耗睡眠状态来减少能量消耗。研究表明⋯，对低廉，具有广泛的应用价值。然而，没有基站的支IEEE802．11／2Mbps标准中空闲状态、接收数据状态持，网络中的节点能量不可能无限制地供应，大多数和发送数据状态的能耗比例为1：2：2．5；而在文献节点是以电池作为

8、动力，在这种情况下，能量效率就[2]仿真环境下，实际测出的能量消耗数据在信道变得特别重要，如何在能量有限的条件下最大化网空闲、接收、发送与睡眠状态分别