無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中節能MAC協(xié)議的研究

圖2 中，對比的是在不同大小的業(yè)務(wù)量下，S-MAC 和新的MAC 協(xié)議的數據收發(fā)比。X 軸坐標就是業(yè)務(wù)量，其1 個(gè)單位為網(wǎng)絡(luò )重傳次數為5 時(shí)的業(yè)務(wù)量大小。在業(yè)務(wù)量較小時(shí)，兩 者幾乎沒(méi)有區別，且由于連續五個(gè)周期業(yè)務(wù)流量

圖3 中，采用S—MAC 協(xié)議的節點(diǎn)始終保持設定的占空比10%不變，而新協(xié)議自適應 的應付網(wǎng)絡(luò )中的數據量，調節占空比。

圖4 中，在業(yè)務(wù)量較小時(shí)，由于減少了偵聽(tīng)時(shí)間的占空比，減少了空閑狀態(tài)下的能量消 耗。在網(wǎng)絡(luò )負載較重時(shí)，由于新協(xié)議增加了偵聽(tīng)時(shí)間的占空比，導致能量消耗要遠大于S— MAC，但提供了更好網(wǎng)絡(luò )的傳輸性能。而且綜合來(lái)看，新協(xié)議能耗更小。

總結分析

本文分析了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )MAC 層協(xié)議目前所存在的問(wèn)題：S 一MAC 協(xié)議無(wú)法根據 網(wǎng)絡(luò )中的數據流量自適應地改變占空比，進(jìn)一步節省能耗;同時(shí)，也探討了基于此問(wèn)題開(kāi)發(fā) 的MAC 層協(xié)議存在的種種問(wèn)題。在此基礎上，提出了根據節點(diǎn)間數據包重傳次數來(lái)判斷當 前網(wǎng)絡(luò )數據流量大小，即根據前5 個(gè)周期內的加權平均重傳次數判斷當前的網(wǎng)絡(luò )數據流量， 當平均值超出閾值，則應增加偵聽(tīng)時(shí)間的占空比，反之，則減小偵聽(tīng)時(shí)間的占空比，且為應 對網(wǎng)絡(luò )數據流量突然增加的突發(fā)狀況，對節點(diǎn)偵聽(tīng)時(shí)間的占空比進(jìn)行擴增，從而應付網(wǎng)絡(luò )中 的大數據流量。通過(guò)仿真實(shí)驗，采用新協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )性能得到了一定程度的改善，也驗證了設 計的算法的可行性。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的能量高效性做了有益的探索，詳細分析了以 S —MAC 為代表的Schedule 類(lèi)協(xié)議原理和性能，在此基礎上探討了一種新的更節能的MAC 協(xié)議 的研究和設計，并在NS2 網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行了仿真實(shí)驗驗證。