无线传感网络MAC层的节能协议S-MAC性能研究

能耗是无线传感网络研究的核心问题,也是其网络性能重要参数之一.WSNs节点的生存周期主要取决于节点的能量消耗,针对无线传感网络WSNs低速率的特点,本文对其网络节点能耗做了分析研究,讨论无线传感网络MAC层的能耗管理与节能措施,从周期性监听和睡眠,冲突和串音避免,长信息传递等方面介绍与分析了S-MAC协议在WSNs中节能的合理性与实用性.     

无线传感器网络休眠MAC协议分析

无线传感器网络中每个传感器节点一般采用电池供电,能量有限,需要有效的可休眠的MAC协议来保持能量的高效利用,因此休眠MAC协议成为研究的重要方向之一。目前已经有很多种为无线传感器网络设计的MAC协议,其中一个重要的分支就是基于局部同步周期休眠／监听排程的S-MAC协议及其各种改进协议。论文首先介绍了无线传感器网络中与MAC协议设计相关的一些特性。其次对S-MAC协议的基本原理以及各种改进协议的原理进行了说明,并分析了它们各自的优缺点。     

基于无线传感器网络S—MAC协议的研究

无线传感器网络是由大量的微小节点通过无线通信技术组成的自组织网络。本文以无线传感器网络MAC层协议研究为背景，根据无线传感器网络MAC层协议的设计要求。分析了S-MAC协议的4个主要机制，并使用TinyOS操作系统中Avrora仿真平台仿真实现S—MAC协议，仿真研究表明了S-MAC协议性能的优越性。     

基于SMAC的无线传感器网络MAC协议的分析与优化

首先对MAC协议进行了相关介绍。然后重点介绍了一种基于竞争的无线传感器网络MAC层协议S-MAC协议。其核心是提出了一种新的无线传感器网络的MAC协议设计方案。基于动态调整占空比的思想,提出了ATC-SMAC协议。该协议在S-MAC协议的基础上改进了固定占空比的劣势,根据每个节点上的数据包的平均延迟调整占空比。通过动态地调整每个节点的占空比,使不同流量的节点拥有不同的工作时间,协议根据不同节点的流量情况自适应地对其占空比进行调整。经过仿真试验,得到ATC-MAC在网络端对端延迟、能量消耗以及吞吐量方面较S-MAC协议都有比较明显的提高。     

带休眠算法的无线传感器网络MAC协议

由于无线传感器网络中每个传感器节点的能量有限,所以需要有效的MAC协议来保持能量的高效利用。在MAC协议中引入休眠算法是其中一种重要的节能方式。现有的带休眠算法的无线传感器网络MAC协议已有很多种,主要分为2大类:一类是以S-MAC协议为代表的基于休眠/监听排程方案来达到节能目的的MAC协议;另一类是以WiseMAC为代表的基于低功率信道检测方案的MAC协议。对现有的主要几种有代表性的带休眠算法的无线传感器网络MAC协议进行了描述,分析了它们各自的优缺点,并进行了对比和总结。     

基于S-MAC改进的自适应占空比机制研究

S-MAC协议作为经典的基于无线传感器网络的MAC协议引起了人们的普遍关注。本文根据S-MAC固定占空比机制,提出了一种基于负载控制的自适应占空比调整的MAC协议——DSMAC。在DSMAC中,设定一个节点定时器,通过判断单位时间内负载情况,动态调整占空比,该协议旨在改善S-MAC固定占空比不能适应负载变化以及延迟过大的不足。利用NS2仿真工具对DSMAC进行了仿真,结果显示DSMAC协议不仅能够显著地提高吞吐量,减少时延,还能有效提高能量效率,在提高网络性能的同时达到节能的目的。     

无线传感器网络中一种动态节能的MAC协议

媒体访问控制(MAC)协议是无线传感器网络的关键协议之一,它对无线传感网络的运行和性能具有重要的影响.针对基于簇的TDMA机制存在问题,文中提出了一个动态节能的DE-MAC协议,该协议能够根据簇成员节点数目和通信负载动态地分配成员节点的时隙,减少节点的空闲侦听时间.仿真结果表明,DE-MAC协议能够有效地提高信道的利用率和网络能量有效性.     

无线传感器网络S-MAC协议研究

传感器节点能量受限,节能是传感器网络中媒体访问控制（MAC）协议设计的首要问题。采用周期性睡眠机制、自适应侦听机制、串音避免机制和消息传递机制可使得传感器媒体访问控制（S-MAC）协议在网络能耗和时延方面得到改进。对S-MAC协议的改进主要有两种方式：动态调整、区别控制包与数据包的发送条件进行发送。对无线传感器网络,要想设计出一种满足各方面要求的MAC协议是不现实的,可针对不同应用的要求,灵活采用不同的方式,设计出相应的协议。     

基于GAF的无线传感器网络MAC协议

节能是无线传感器网络介质访问控制(MAC)协议的首要目标,综合近年来MAC协议的研究成果,针对S-MAC、T-MAC等几种典型协议进行分析,研究出将拓扑结构控制机制引入MAC协议,可进一步降低能耗。给出了一种基于GAF拓扑控制思想的MAC协议、GS-MAC协议。GS-MAC协议可以降低处于空闲侦听状态的节点数量,是一种高效节能的协议。仿真表明,引入拓扑控制后可以达到进一步节约能耗的目的。     

无线传感器网络S-MAC协议分析

S-MAc协议是weiYe等人在IEEE802．儿协议的基础上,针对WSNs网络能量有效性而提出的一种专用于WSNs网络的节能协议。S-MAC协议主要使用三种新技术来减少能耗：节点周期性的休眠,邻节点形成虚拟簇在休眠制度上自同步,以及利用消息传递机制来发送长包,减少竞争反应时间。本文将对无线传感网络（WSNs）的节点能耗问题进行讨论,并对无线传感器网络MAc层节能协议进行分析。     

传感器网络中的节能参与度模型

为提出节能的传感器网络协议,本文研究了节点参与度模型.我们细化了无线传感器网络中的协议层次,将网络层分为邻域发现,动态参与度模型和路由协议.我们具体化了邻域发现协议,引入随机参数重构了参与度模型,给出了相应的网络启动方式并使用数学分析、模拟程序验证了此模型.     

MintRouteEE:一种无线传感器网络能量有效的路由协议

路由是无线传感器网络的关键问题之一。通过分析TinyOS系统中MintRoute路由协议的主要结构和路由策略。提出一种能量有效的路由协议MintRouteEE。模拟结果表明，MintRouteEE能够较大地降低网络的能耗，从而达到延长网络生存时间的目的。     

车辆交通监测无线传感网络仿真研究

为缓解交通阻塞、提高路网通过能力、减少交通事故、降低能源消耗以及减轻环境污染,可基于无线传感网络和ZigBee协议构建一种大范围、全方位、实时、准确、高效的综合运输和管理系统——智能交通系统。通过布置传感器节点构建无线网络,可收集道路上的物理参数和环境信息,如车辆速度、车流量、环境温度、路面噪音和震动等,达到车辆交通监测的目的。使用OPNET仿真软件对该系统进行仿真,讨论了网络在不同拓扑、不同车流量以及节点失效情况下的仿真结果,并对网络性能进行了评估,给网络规划及系统构建提供了可靠的定量依据和启发。     

Medium access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks

This paper proposes S-MAC, a medium access control (MAC) protocol designed for wireless sensor networks. Wireless sensor networks use battery-operated computing and sensing devices. A network of these devices will collaborate for a common application such as environmental monitoring. We expect sensor networks to be deployed in an ad hoc fashion, with nodes remaining largely inactive for long time, but becoming suddenly active when something is detected. These characteristics of sensor networks and applications motivate a MAC that is different from traditional wireless MACs such as IEEE 802.11 in several ways: energy conservation and self-configuration are primary goals, while per-node fairness and latency are less important. S-MAC uses a few novel techniques to reduce energy consumption and support self-configuration. It enables low-duty-cycle operation in a multihop network. Nodes form virtual clusters based on common sleep schedules to reduce control overhead and enable traffic-adaptive wake-up. S-MAC uses in-channel signaling to avoid overhearing unnecessary traffic. Finally, S-MAC applies message passing to reduce contention latency for applications that require in-network data processing. The paper presents measurement results of S-MAC performance on a sample sensor node, the UC Berkeley Mote, and reveals fundamental tradeoffs on energy, latency and throughput. Results show that S-MAC obtains significant energy savings compared with an 802.11-like MAC without sleeping.     

车辆传感器网络研究

随着无线通信技术的快速发展和车辆在日常生活中的不断普及,车辆传感器网络作为新一代的网络技术越来越被重视。文章基于无线车辆传感器网络的基本概念和体系结构,讨论了车辆传感器网络与传统无线传感器网络的主要区别,以及由此引入的各种设计上的挑战。对车辆传感器网络中的关键技术,包括媒体访问控制（MAC）协议、路由协议和移动模型,文章进行了研讨,并介绍了世界上已建立的车辆传感器网络试验床。文章还介绍了行车安全、城市监控、路况监测、交通流量监测等几种典型的车辆传感器网络的应用。     

Adaptive Cross-Layer Routing Protocol for Optimizing Energy Harvesting Time in WSN

Wireless Personal Communications - Trade-off between energy conservation and efficiency is one of the most important issues in designing Wireless Sensor Network (WSN) based applications. Network...     

无线传感器网络路由协议的研究与展望

无线传感器网络是一种新兴的技术,已经引起国内外许多研究学者的关注。针对尚处于研究阶段的路由协议进行详细地分析与研究,首先根据无线传感器网络的分层模型和区别于其他无线网络的诸多特点,说明设计无线传感器网络路由协议的必要性;然后分析现有几种典型的路由协议,重点是分层路由协议的工作原理;最后指出在设计路由协议时应该考虑的关键因素,指明今后的研究方向。     

A Channel Borrowing Approach for Cluster-based Hierarchical Wireless Sensor Networks

Mobile Networks and Applications - In Wireless Sensor Networks (WSNs), energy-efficient routing is required to conserve the scarce resources of these networks. Various energy-efficient routing...     

一种基于路由信息能量有效的无线传感器网MAC协议

传感器节点沿树状多跳路径逐级向Sink转发数据是无线传感器网络的主要业务模式之一。针对此类业务,该文的EBRI-MAC(Energy-efficient MAC protocol Based on Routing Information)协议提出一种对应树状路由转发关系,由父节点与子节点构成虚拟群的思想;并设计了连锁邀请与CSMA/CA结合的信道接入机制以及基于虚拟群同步的周期休眠机制,以达到节能的目的。结合节点能耗因素,定义了能量有效性的性能参数,并对EBRI-MAC的能量有效性进行理论分析。通过ns-2仿真结果表明网络业务时间相关性较强时,EBRI-MAC的能量有效性优于IEEE802.11DCF和S-MAC。