无线传感器网络的SMAC协议跨层优化.pdf

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1、16《电气开关》(2016．No．2)文章编号：1004—289X(2016)02—0016—03无线传感器网络的SMAC协议跨层优化林铭瀚，胡永洪，薛毓强，凌飞鸿(1．福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350116；2．国网福建省电力有限公司，福建福州350002)摘要：针对无线传感器网络中，由于个别节点因能量消耗大而加快网络消亡问题。本文采用能量均衡思想对SMAC协议进行跨层优化，提出了b—SMAC协议，节点可根据路径能耗来更新路由表，有效优化选择下一跳的节点，达到无线传感器网络中节点能

2、耗均衡的目的。NS一2软件仿真结果表明，b—SMAC比SMAC协议更有效解决能量非均衡消耗问题，减少了网络消耗，延长了网络生存周期。关键词：WSN；热点问题；SMAC；跨层优化中图分类号：TP212文献标识码：BCrossLayerOptimizationofSMACProtocolBasedonEnergyBalancedLINMing—han，HUYong—hong，XUEYu—qiang，LINGFei—hong(1．CollegeofElectricalEngineeringandAut

3、omation，FuzhouUniversity，Fuzhou350116，FujianChina；2．FujianElectricPowerCompanyLimited，Fuzhou350002，FujianChina)Abstract：Inwirelesssensornetwork．asforindividualnodesenergyconsumptionwhichacceleratethedemiseofthenetwork．Basedonenergybalancedideatocross

4、layeroptimizationofSMACprotocol，theb-SMACprotocolispro—posed．Toachievethepurposeofbalancingtheenergyconsumptionofnodes，thenodecanupdatetheroutingtableonthebasisofenergyconsumptionofpath，optimalselectionofnexthopeffectively．TheNS一2softwaresimulationre

5、sultshowsthat-b-SMACprotocolismoreefficientthanSMACtosolvetheenergyconsumptionproblemofnon-balancedinthenet—work，extendthenetworklifecycle．Keywords：WSN；hotspotproblem；SMAC；crosslayeroptimization今研究的热点。在物理层(MAC)当中，节点的主要能1引言耗主要来自①数据发送；②载波侦听；③数据重发；④无线传感

6、器网络(WSN)是由大量传感器节点所协议开销等J。现如今，应用较多的MAC协议有组成的“多跳”传输的自组织网络。无线传感器网络SMAC协议、TMAC协议、DMAC协议等。具有易布署，覆盖范围广，可进行远程监测，成本低廉本文基于SMAC协议的特点，提出了b—SMAC等优点，因此被广泛应用于环境监测、军事、工业控制(balanced—SMAC)协议。该协议的主体思想是节点等多种领域。可以预见的是，WSN因其优良特性在未根据路径能耗来更新路由表，优化选择了下一跳的节来将拥有更加广泛的应用空间。点，进而

7、使网络能量均衡，延长了网络生存周期。因布署环境限制，无线传感器网络中的节点绝大2SMAC协议部分由电池供电。此外，布署节点的数量多，环境复杂，后期电池更换不便，而节点能量是有限的，如何在SMAC协议是一种基于竞争的媒体访问控制协节点能量有限的情况下，提高节点的续航能力成为当议，其主要功能是降低节点的能耗，以延长节点的生存周期。其基本思想是每个节点在网络初始化时，就通基金项目：国网福建省电力有限公司科技项目(编号：521309135004)过SYNC广播包以同步调度表，并结成同步调度表虚《电气开关

8、》(2016．No．2)17拟簇。每个节点基于同步调度表进入睡眠一侦听的工SMAC协议的SYNC广播包中加人路径能耗以及能量作机制以降低节点能耗J。节点在进行数据传输字段，实现节点能量信息的共享。最后，收到SYNC广时，需先通过握手机制竞争到传输信道，在其他节点的播包得节点根据其能量信息更新其路由表。睡眠时段进行数据传输直至传输完成。2．1周期性的睡眠一侦听周期性的睡眠一侦听是让每个节点间歇性的进入睡眠状态以节约能量，当定时器时间到的时候则唤醒侦听信道。SMAC协议睡眠机制如图1所示。调度2图1