无线传感器网络MAC协议详情.doc

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1、无线传感器网络MAC协议摘要近年来，无线传感器网络(WSNs)作为国外一个新兴的研究方向，吸引了许多研究者和机构的广泛关注。本文从无线传感器网络MAC协议角度出发，介绍了无线传感器网络的MAC协议及当前的研究现状，分析了无线传感器网络协议和传统网络协议在设计上的不同点，对已有的MAC协议进行分类，着重研究和比较了S-MAC和T-MAC无线传感器网络MAC协议。最后，展望了无线传感器网络MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。关键词无线传感器网络(WSNs)，MAC协议，能量有效性AbstractInrecentyears,wirelesssensornetworks(WSNs)

2、,asanewresearchdirectionathomeandabroad,hasattractedtheattentionofmanyresearchersandorganizations.WeconductadeeplyresearchonwirelesssensornetworkMACprotocol,andweproposethedifferencebetweenWSNandtraditionalnetworks,notonlygiventhecharacteristicofWSN,wealsohaveillustratetheresearchorientatio

3、ninthisarea.FocusontheresearchandcomparisonofS-MACandT-MACwirelesssensornetworkMACprotocol.Finally,thefutureresearchstrategiesandtrendsofMACprotocolsinWSNsaresummarized.KeywordsWirelesssensornetworks(WSNs),MACprotocols,energy-efficiency1、绪论IEEE802系列标准把数据链路层分成MAC（MediaAccessControl，介质访问控制）和L

4、LC（LogicalLinkControl，逻辑链路控制）两个子层。上面的LLC子层实现数据链路层与硬件无关的功能，比如流量控制、差错恢复等；较低的MAC子层提供LLC和物理层之间的接口。其中MAC子层定义了数据包怎样在介质上进行传输。在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现[1]。在无线传感器网络中，为了应对可能出现多个节点设备同时接入信道，从而导致分组之间相互冲突，使接收方无法分辨出接收到的数据，浪费信道

5、资源，吞吐量显著下降。为了解决这些问题，就需要MAC（介质接入控制）协议，而MAC协议指的就是通过一组规则和过程来有效、有序和公平地使用共享介质，它决定了节点什么时候允许发送分组，而且通常控制对物理层的所有访问。在无线传感器网络中，为了实现多点通信，由MAC（MediumAccessControl）介质访问控制层协议决定了局部围无线信道的使用方式，以及多跳自组织无线传感器网络节点之间的通信资源分配，也就是说必须实现两大基本功能目标：在传感器分布的现场能够有助于建立起一个基本网络基础设施所需的数据通信链路；协调共享介质的访问，以便传感器网络节点能够公平有效地分享通信资源[2]。

6、2、无线传感器网络MAC协议2.1、引言MAC协议位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（LogicalLinksControl，逻辑链路控制），和下层的MAC（媒体访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC（逻辑链路控制）层。MAC协议的主要功能则是避免多个节点同时发送数据产生冲突，控制无线信道的公

7、平合理使用，构建底层的基础网络结构。MAC协议最重要的功能是确定网上的某个站点占有信道，即信道分配问题。在设计无线传感器网络的MAC层协议时，下面三个方面问题最值得重点关注[3]：能量感知和节省；网络效率（包括公平性、实时性、网络吞吐率和带宽利用率等）；可扩展性。尽管蓝牙（Bluetooth）、移动自组织网络（MANET）和无线传感器网络在通信基础设施上有相似的地方，但由于网络寿命的制约，没有哪个现存的蓝牙或移动自组织网络MAC协议可以直接用在无线传感器网络。除了节能和有效节能外，移动性管理和故障恢复策