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

圖10、11為平均能耗隨節點(diǎn)數量及發(fā)送速率的變化曲線(xiàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，IL-MAC協(xié)議在耗能上低于RL-MAC。由于IL-MAC在網(wǎng)絡(luò )初始化時(shí)需要進(jìn)行局部同步，會(huì )有一定的額外開(kāi)銷(xiāo)，因此在發(fā)送節點(diǎn)較少時(shí)IL-MAC的優(yōu)勢并不明顯。但是隨著(zhù)發(fā)送節點(diǎn)的增多，節點(diǎn)之間的相互影響增大，IL-MAC通過(guò)睡眠調度節省能耗的優(yōu)勢逐漸顯現出來(lái)。如圖11中，IL-MAC在較高負載時(shí)的性能要遠遠好于RI-MAC算法。

圖12、13為平均吞吐量隨發(fā)送節點(diǎn)及發(fā)包速率的變化曲線(xiàn)。IL-MAC協(xié)議在9個(gè)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )中吞吐量與RI-MAC基本持平，在7×7的網(wǎng)絡(luò )中表現出較好的性能提升。由于去除前導技術(shù)在發(fā)送節點(diǎn)過(guò)多時(shí)，因接收端相同發(fā)生沖突的概率很大，會(huì )造成吞吐量下降。如圖13中，當發(fā)包速度提高到每秒30個(gè)包時(shí)，RI-MAC的吞吐量有一定的下降。而前導傳輸較少產(chǎn)生沖突，隨著(zhù)局部同步的引入，發(fā)送節點(diǎn)能夠盡量縮短前導的長(cháng)度，相比較于產(chǎn)生沖突的去前導來(lái)說(shuō)，IL-MAC能得到更高的吞吐量。

4 結束語(yǔ)
本文結合傳感器網(wǎng)絡(luò )中發(fā)送端啟動(dòng)和接收端啟動(dòng)算法的優(yōu)點(diǎn)，設計和實(shí)現了一個(gè)能夠自適應轉換前導發(fā)送模式并具有局部同步功能的IL-MAC協(xié)議。該協(xié)議根據發(fā)送端消息隊列的長(cháng)度來(lái)決定是否采用前導發(fā)送模式，減少了接收端的饑餓狀態(tài)；當網(wǎng)絡(luò )中負載較大時(shí)，避免了多個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向一個(gè)節點(diǎn)發(fā)送數據帶來(lái)的沖突，確保發(fā)送端能盡快與接收端完成消息傳遞；采用局部同步算法，大大減少了發(fā)送節點(diǎn)實(shí)時(shí)監聽(tīng)的時(shí)間。IL-MAC在RI-MAC基礎上進(jìn)行的一些改進(jìn)充分利用了網(wǎng)絡(luò )中的調度信息，克服了RI-MAC存在的不足，有效地降低了網(wǎng)絡(luò )延遲，也在一定程度上克服了網(wǎng)絡(luò )中一些隨機、可變的因素，使算法性能更加穩定、均衡。
此外在實(shí)驗過(guò)程中也發(fā)現，由于本算法基于單信道通訊，若通信范圍內有節點(diǎn)在傳輸消息，則鄰居節點(diǎn)只能進(jìn)行休眠。而多信道可以利用不同的頻率同時(shí)進(jìn)行傳輸，在很大程度上減少沖突的發(fā)生，提高網(wǎng)絡(luò )的吞吐量，下一步擬采用多信道傳輸的IL-MAC，使其能更好地適應更多應用的需要。