第3章-MAC协议幻灯片.pptVIP

第三章 MAC协议;MAC协议;WSN中能量消耗的主要环节;3.1 概述;3.1.1 影响WSN的MAC协议因素;3.1.2 MAC协议设计面临的问题;传感器节点无线通信模块的状态包括发送状态、接收状态、侦听状态和睡眠状态等。单位时间内消耗的能量按照上述顺序依次减少。 为了减少能量的消耗，通常采用“侦听/睡眠”交替的无线信道使用策略。当有数据收发时，节点就开启无线通信模块进行发送或侦听；如果没有数据需要收发时，节点就控制无线通信模块进入睡眠状态，从而减少节点空闲侦听造成的能量消耗。 另外，为了使节点在无线模块睡眠时不错过发送给它的数据，或减少节点的过渡侦听，邻居节点间需要协调侦听和睡眠的周期，同时睡眠或唤醒。;传感器网络是与应用高度相关的。不同的网络结构、不同的应用场景和目的，其业务特征呈现多样性，需要采用不同的通信模式，以更有效地交换业务。基于不同的业务特征，MAC协议对不同通信模式的支持，可以有效减少节点能耗。所以对不同通信模式的支持与否，也是衡量MAC协议能量有效性的重要因素。 通信模式分为四种： （1）广播模式： （2）会聚模式： （3）本地通信： （4）多播模式：;WSN广泛的应用领域使其面临多样和特殊的应用需求和业务特性，从而激发了各种不同的MAC协议设计。这些MAC协议设计从多个层面、多个角度出发，具有不同的特点，同时又存在相互交叉的共同点，很难对其进行完备、系统的分类。 除了引入不同休眠机制，WSN的MAC协议设计还具有其他特点，主要可归纳： 1)．采用基于TDMA的接入方式 2)．利用分群结构群首局部集中控制的机制 3)．与多跳转发相关的资源分配策略 4)．冗余相关数据的隐聚合;MAC协议主要负责协调网络节点对信道的共享。采用不同的条件MAC协议有不同的分类方法。综合对目前提出的MAC协议的研究，WSNs的MAC协议可以按以下几种不同的方式进行分类。 （1）根据控制方式：可分为分布式执行的协议和集中控制的协议 这类协议与网络的规模直接有关，在大规模网络中通常采用分布式的协议。 （2）根据使用的信道数：可分为单信道、双信道和多信道。 如S-MAC和LEEM分别为单信道和双信道的MAC协议。 使用单???道的MAC协议，虽然节点的结构简单，但无法解决能量有效性和时延的矛盾；而多信道的MAC协议可以解决这个问题，但增加了节点结构的复杂性。;（3）根据信道的分配方式，可分为基于TDMA的时分复用固定式、基于CSMA的随机竞争式和混合式三种。 基于TDMA的固定分配类MAC层协议，通过把时分复用(TDMA)和频分复用(FDMA)或者码分复用（CDMA）的方式相结合，实现无冲突的强制信道分配（如C-TDMA协议）。 以竞争为基础的MAC协议，通过竞争机制，保证节点随机使用信道，并且不受其他节点的干扰（如S-MAC）。 混合式是把基于TDMA的固定分配方式和基于CSMA的竞争方式相结合，以适应网络拓扑、节点业务流量的变化等（如Z-MAC）。;第4章 MAC协议;MAC协议分类;各种MAC协议方案的比较 ;3.3 几种经典MAC协议;;3.3.1 802.11协议;;三种帧间间隔;三种帧间间隔;二进制随机退避机制;应答与预留机制 ;3.3.2 S-MAC协议;1．基本思想;2．关键技术;同步的维持 ;;（2）自适应监听;（3）串扰避免;（4）消息传递（分片传输机制）;分片传输机制;3.3.2 T-MAC协议;1．基本思想;;2．关键技术;1)周期性收听的同步;2) RTS操作和的选择;;3）串扰避免;4）早睡问题;解决早睡问题的两种方法;1）预请求发送(Future request-to-send，FRTS);满缓冲区优先(Full-buffer Briority );3.3.3 Sift协议;1.基本思想;;2.Sift 协议的工作过程;3.Sift协议的流程伪代码;;3.3.4 WiseMAC协议;3.3 基于调度的MAC协议 ;基于时分复用的MAC协议;;1．基于分簇网络的MAC协议;;2.基于分簇的 TDMA MAC 协议;（1）DEANA （Distributed Energy-Aware Node Activation）协议;;（2） TRAMA （Traffic Adaptive Medium Access）协议;（3） DMAC协议;;; 基于CDMA方式的信道分配协议;;;;3.5 混合MAC协议-Z-MAC （Zebra MAC）;基本思想;;小结;MAC协议的特点比较;MAC协议的性能比较;思考题