无线传感器网络的MAC协议全解.pptVIP

基于竞争的MAC层协议B-MAC协议S-MAC协议采用忙闲比模式，忙闲比模式在能耗方面主要问题：1、节点需要定期发送消息，如SMAC中的SYNC数据包；2、节点在侦听期间需要开启接收机等待可能到来的数据包。B-MAC协议基于两种机制：低功耗侦听（LowPowerListening，LPL）的休眠/唤醒调度机制，也称前同步码采样机制空闲信道评估（ClearChannelAssessment，CCA）机制基于竞争的MAC层协议B-MAC协议LPL机制B-MAC协议中，网络中的所有节点不需要同时被唤醒，每个节点可以自行制定自己的休眠和唤醒时间调度表，不需要跟其他节点保持同步。一个节点要发送数据有两种方法，一种是唤醒它的目标汇聚节点，另一种是等待目标汇聚节点自己醒来。LPL的主要思想是在发送数据包前发送一个前导序列（Premble）来唤醒目标接收机，这样可以减少固定占空比协议中的“侦听功耗”。基于竞争的MAC层协议B-MAC协议LPL机制LPL机制的工作流程假设每个节点的睡眠时间均为Tp，Tp时间后节点醒来，在Ta时间内侦听信道活动，令前导序列的时长为Tp+Ta（即Tw）。节点A向节点B发送数据时，A首先发送前导序列。B醒来后侦听到前导序列，判断出自己是目标节点，进入工作状态接收数据。其他节点如也侦听到前导序列，但发现自己并非目标节点，返回睡眠状态。基于竞争的MAC层协议B-MAC协议LPL机制LPL机制的能耗情况每个数据帧前都发送前导序列，如数据量大，则发送前导序列能耗较大。数据量小时，前导序列少，节点免去多次侦听的过程，能耗较少。LPL机制的Tw的取值如Tw取值过大，会造成传输过程较大的时延。如Tw取值过小，节点在频繁的唤醒-睡眠过程中会增大能耗。Tw的取值应根据网络流量负载的具体情况确定。基于竞争的MAC层协议B-MAC协议CCA机制LPL机制的问题节点侦听完前导序列发现自己不是目的节点，造成能耗。节点侦听前导序列失败，造成能耗和延迟。源节点错误判断信道状态发送前导序列，导致传输碰撞CCA机制为解决LPL机制的问题。动态本底噪声评估。信号侦测。基于竞争的MAC层协议B-MAC协议CCA机制CCA机制的工作原理在一次传输结束后，节点立即对信道采样更新本底噪声估计值。在下次传输数据前，对信道进行多次采样。发现异常，则信道空闲，可发送数据。未发现异常，则信道忙碌，进行退避。传输采取信道样本更新噪声基准采样确定是否存在异常需要传输数据发现异常未发现异常信道空闲传输数据信道忙碌采取退避噪声基准估计信号检测*无线传感器网络

的MAC协议MAC协议概述无线传感器网络的MAC层协议决定了如何使用无线信道进行通信，以确保不同节点在同一时间进行消息收发时不会造成碰撞。降低能耗：MAC协议应在保持正常通信的前提下尽量降低设备的忙闲比。可扩展性：MAC协议必须能够适应无线传感器网络拓扑结构的动态变化。错误处理：MAC协议必须避免那些已知的和可能出现的错误情况，以保证通信的可靠。CSMA机制CSMA机制（虚拟载波监听）虚拟载波监听源站将还需占用信道的时间在MAC帧头字段“持续时间”中指示给所有其他站，其他站会在这段时间都停止发送数据。“虚拟”是指其他站未真正监听信道，而是检测源站发送帧中的“持续时间”才不发送数据。当一个站检测到正在信道中传送的MAC帧首部的“持续时间”字段时，就调整自己的网络分配向量NAV(NetworkAllocationVector)。NAV指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲状态。CSMA机制CSMA机制的原则先听后讲信道空闲则发送边听边讲发送信号时不断检测信道是否碰撞碰撞即停信道发生碰撞，则停止发送退避重传多次碰撞，放弃发送最多重传16次CSMA机制CSMA机制中的三种IFSSIFS(ShortIFS)：最短帧间隔，优先级最高，用于需要立即响应的服务，如ACK帧、CTS帧等。PIFS(PCFIFS)：点协调模式下节点使用的帧间隔，用来获得在无竞争周期启动时访问信道的优先权。DIFS(DCFIFS)：分布式协调模式下节点使用的帧间隔，用以发送数据帧和管理帧。CSMA机制MAC层“隐藏节点”效应如只使用CSMA机制，侦听到信道“闲”可能结果不正确，由于：1.隐蔽站问题----发送方侦听不到:A,C不能互相听到，中间有障碍物、信号衰减，A、C于是都发给B，B处此时会产生冲突。2.信号强度