無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )高效的MAC協(xié)議研究

由于晶振頻率的不一致，各節點(diǎn)會(huì )有計時(shí)上的誤差，即時(shí)鐘偏移，需要進(jìn)行同步。節點(diǎn)在所發(fā)送的每個(gè)hello消息中都包含最近一次按常規調度醒來(lái)的時(shí)間，并在hello包上打上發(fā)送時(shí)間戳。收到hello消息的節點(diǎn)將包中的發(fā)送時(shí)間戳加上hello消息的發(fā)送延遲(消息長(cháng)度／發(fā)送速度)，得到鄰居節點(diǎn)的當前時(shí)鐘值(忽略信號傳播時(shí)間)。節點(diǎn)將自己的當前時(shí)鐘值減去鄰居節點(diǎn)的當前時(shí)鐘值，得到相對于該鄰居節點(diǎn)的時(shí)鐘偏移量。為減小估計誤差，可對最近n次的時(shí)鐘偏移量取算術(shù)平均值，作為當前時(shí)刻相對于該鄰居節點(diǎn)的時(shí)鐘偏移。
各節點(diǎn)通過(guò)與鄰居節點(diǎn)交換hello消息，獲得與鄰居節點(diǎn)的時(shí)鐘偏差，并以此修正鄰居休眠調度表。由于每個(gè)節點(diǎn)的調度周期相同，所以鄰居休眠調度表中只記錄每個(gè)鄰居最近一次常規調度醒來(lái)的時(shí)間。
2．3 競爭信道
在RI-MAC中，接收端接收完一幀后發(fā)送的beacon消息有兩個(gè)作用，一是告知數據接收完畢，二是詢(xún)問(wèn)是否還有節點(diǎn)要向它發(fā)送。因此，正在通信的接收端具有優(yōu)先使用信道的權利，這在某些情況下會(huì )導致接收節點(diǎn)長(cháng)時(shí)間占用信道。例如在一個(gè)樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )中，所有節點(diǎn)都要向樹(shù)根傳輸數據，越靠近樹(shù)根的節點(diǎn)轉發(fā)壓力越大。假如有兩個(gè)靠近樹(shù)根的節點(diǎn)是鄰居，就可能出現一個(gè)節點(diǎn)長(cháng)時(shí)間占用信道，而另一個(gè)節點(diǎn)長(cháng)時(shí)間無(wú)法接收數據的情況。
取消beacon消息的第二個(gè)作用可以較好地避免這個(gè)問(wèn)題，即當一個(gè)節點(diǎn)接收完數據后放棄信道，然后所有節點(diǎn)重新競爭信道，這會(huì )使網(wǎng)絡(luò )中的數據傳輸更均衡。
2．4 消息格式
Hello包在IEEE 802．1 5．4的beacon幀基礎上設計，如圖6所示。其中，幀長(cháng)度、FCF(Frame Control Field)和FCS(Frame Check Seq-uence)為原有的域。Hello消息增加了用于標記幀功能的H域、接收節點(diǎn)和發(fā)送節點(diǎn)ID，記錄最近一次常規調度醒來(lái)時(shí)間的sys域和hello包發(fā)送時(shí)間戳time-stamp。

節點(diǎn)發(fā)送的hello消息(查詢(xún)是否有發(fā)送給自己的數據)中Dst及BW域為空，發(fā)生沖突后填入KBW值，確認傳輸成功的hello幀中填入Dst域，防止其它節點(diǎn)向其傳輸數據。H域的第一位(0／1)標識該幀是接收節點(diǎn)發(fā)送的探詢(xún)Hello消息還是響應發(fā)送端前導的hello消息，第二位(0／1)標識該幀中BW域是否有效，第三位(0／1)標識該幀中Dst域是否有效，其余位置0。