接收端发起的异步无线传感器网络MAC协议

为了减少无线传感器网络中由于空闲侦听而产生的能量消耗,在接收端发起的介质访问控制(RI-MAC)协议基础上提出一种新的接收端发起的异步RP-MAC。该协议通过预测接收节点唤醒时间,采用随机数作为唤醒间隔,改进RI-MAC的重传机制,从而减少了空闲侦听和网络冲突。NS2仿真结果表明,改进后的MAC协议在在高负载网络中显著降低了节点工作的占空比,提高了包交付率,从而减少了网络能耗。     

DRAD:一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议

数据收集是无线传感器网络的基本功能之一,被大量应用到环境监测。如何降低网络能耗、延长网络生命周期是环境监测中数据收集的首要问题。大多数应用都选择使用休眠调度,通过监听空闲侦听的时间来节省能量,而这通常是在MAC层进行。本文则在网络层路由中考虑休眠调度的影响,将路由和休眠调度综合起来考虑,提出了一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议DRAD。DRAD通过异步休眠调度避免了时间同步的消耗,节点只需维护与邻居节点间的时间差,通过顺带时间差修正机制解决时间偏移问题,降低了能量开销。实验用占空比来衡量系统能量消耗,结果显示DRAD可以稳定在预先设定的占空比,有效降低网络能耗,延长网络寿命。     

无线传感器网络动态占空比MAC协议

提出一个能量高效的传感器网络MAC协议(EMAC协议)。传感器节点在空闲时进入睡眠状态,大大减少了空闲侦听,采用可变占空比工作方式降低能量消耗。仿真实验显示EMAC协议大大降低了节点的能量消耗,明显提高了网络的生命期。     

多跳无线传感器网络的高能效数据收集协议

提出了一种集基于节点地理位置信息的集成拓扑控制、MAC和路由为一体的高能效数据收集协议REEGF(geographic forwarding protocol with reliable and energy-efficient).REEGF使用了具有双无线信道协作通信结构的网络节点,以利用唤醒信道发送和侦听忙音减少节点的空闲侦听时间.利用无线传感器网络的时间同步算法和依赖于本地节点密度、节点剩余能量的概率同步调度算法,REEGF使处于监测状态的网络节点以概率在每个网络侦听周期同步唤醒,减少冗余节点的空闲     

用于无线传感器网络的高能效分帧MAC协议

为进一步降低传感器节点闲置侦听导致的能量消耗,改进MAC(media access control)协议,提出了一种用于无线传感器网络的新型的节能的分帧MAC(division-frame MAC,DF-MAC)协议.DF-MAC通过设置多个分帧使传感器节点的侦听时间缩短,减少了与其它节点通信所需的能量.DF-MAC有2个主要特点:低占空比和低碰撞数.在DF-MAC中碰撞数被降到最小程度,节省了重发封包所需的能量.仿真结果表明,与现有的MAC协议相比,能量消耗更低.     

WSN中S-MAC协议的能量消耗分析及改进

S-MAC协议是针对无线传感器网络的MAC协议.本文对协议中的节点能量消耗问题进行了详细地分析,从而推导出节点工作时各因素对能量消耗的影响.针对S-MAC的能量节省是以高延迟为代价;网络节点所分配的统一占空比使得传感器网络不能很好的适应网络流量变化的缺陷,提出了节点利用率这个概念.根据节点间利用率不相同的特点,为各节点分配带有不同占空比的周期性侦听机制,并采用动态分配占空比的方法来适应网络的变化.结果显示:通过这些改进达到了能量消耗和延迟的平衡,从而使S-MAC进一步得到优化.     

无线传感器网中基于加权负载的时隙调度算法

针对无线传感器网络MAC协议,提出了一种能量有效的自适应时隙调度算法EATA。算法基于簇结构，由簇首根据节点加权通信负载动态调度各节点占空比，减少节点的空闲侦听时间；并通过动态调节时隙更新频率和顺序以降低时隙划分的能量和时间代价。仿真表明，在控制数据包时延的前提下，算法有效地提高了网络能量有效性，延长了网络生存周期。     

一种基于超时机制的分簇无线传感器网络MAC协议

首先分析了基于簇的TDMA机制,针对其存在的问题,提出了一个基于超时机制的分簇的MAC协议(TC-MAC)。该协议为每个时隙分配了一个超时时间#来减少传感器节点的空闲侦听,避免能量的浪费。仿真结果显示,TC-MAC协议能有效地延长无线传感器网络的生存周期,提高网络能量的有效性。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

无线传感器网络低占空比MAC协议研究

无线传感器网络因其巨大的应用前景,已成为计算机与通信领域一个活跃的研究分支.恰当的通信协议对降低无线通信能耗、延长网络寿命具有重要的意义.低占空比MAC(媒体接入控制)协议通过节点的休眠机制,大大降低了通信模块的空闲监听能耗.本文对其中的典型协议进行了分析比较,给出了进一步的研究方向.     

一种自适应占空比的WSN MAC协议

PW-MAC 协议中发送者通过预测接收者的醒来时间来最小化传感器节点的能量消耗,但在无陑传感器网络中, PW-MAC协议不能适应大幅流量的变化。为此,提出一种动态调整传感器节点占空比的MAC协议,该协议采用传感器的占空比,根据流量的变化进行动态调整。仿真结果证明,与 PW-MAC 协议陒比,该协议数据包传输延时减少30%,数据包投递率提高35%。     

一种由接收端发起的无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSN)中,现有的基于接收节点发起的异步MAC层协议,在计算接收节点唤醒时刻时,多采用维持邻居节点的伪随机唤醒时间表的方法。在网络动态负载条件下,此方法不能动态地改变节点唤醒间隔,从而带来较高的数据传输冲突率及较大的数据传输延时。为了解决此问题,本文提出一种新协议HELD-MAC(High energy efficiency and　low delay MAC),保证节点之间具有不同的唤醒时间,同时能够准确预测接收端唤醒时刻,而且接收端可以根据网络负载情况动态改变唤醒间隔。同时为了减轻能量黑洞问题,协议根据节点的剩余能量,自适应地改变节点的最小唤醒间隔。通过仿真对HELD-MAC进行评估,与RI-MAC,PW-MAC等对比,在数据传输延时、能量消耗、网络吞吐量和传输碰撞方面具有较大优势。     

WSN流量自适应MAC协议的改进

在流量自适应媒体访问控制(MAC)协议中,容易产生吞吐量抖动的问题。为此,提出一种动态占空比机制的改进方案。在基于S- MAC和TDMA流量自适应MAC协议基础上,通过引入动态占空比机制,将原S-MAC协议的侦听/睡眠周期,划分为多个短侦听/睡眠周期,以实现多次数据传输。NS2仿真结果表明,该方案能减少系统时延和能量消耗,同时维持较高的吞吐量,实现协议的平滑切换。     

移动低占空比传感网邻居发现算法

低占空比技术极大地降低了传感网（即无线传感器网络）的能耗,延长了网络的生命周期,但却使邻居发现变得异常困难.尤其结合了节点移动性后,邻居发现问题将具有更大的挑战性.提出了一种基于Continuous TorusQuorum 的移动低占空比无线传感器网络的邻居发现算法,可以解决这种在对称和非对称场景下的邻居发现问题,并提出了适用于移动场景的邻居发现概率作为评估邻居发现算法的性能,项目还开发了用于测量移动场景下低占空比邻居发现算法性能的仿真平台.理论分析和仿真实验结果均表明：该算法无论在对称或者非对称场景下均取得了很好的能效、发现概率和发现延时性能,优于当前几种典型的异构邻居发现算法（比如Disco,U-Connect 等）.     

基于队列长度的自适应占空比MAC协议

由于无线传感器网络中设备电池能量有限,实现能量高效性是其主要考虑的问题。众所周知优秀的数据传输协议对降低能耗,延长网络生命周期有重要意义。而在基于竞争的MAC协议中,空闲监听是主要能量消耗来源,所以通常设计较低占空比的MAC协议来减少空闲监听时间。但是如果占空比过小,使得网络中所有数据传输集中在较短时间内,会导致节点无法完成所需要的通信。所以选择合适的节点占空比,对于资源受限的网络来说是一种很重要的节能方法。文中提出了一种新型的异步MAC协议QL-MAC,节点利用CSMA争用信道,发送一系列短的信标包唤醒目标节点,采用虚拟载波监听防止串听。不同于其他改变接收节点的方法,该协议从发送节点来考虑,可以根据缓冲区队列长度判断该网络负载,从而自适应调整节点的占空比,使节点及时发送数据,减少时延,并告知接收节点做出相应改变,进一步节省能量。在OMNET++上实现了QL-MAC协议,仿真结果表明QL-MAC协议展现了良好的时延和能量有效性。     

异步多信道无线传感器网络MAC 协议

针对无线传感器网络中控制信道饱和问题以及三重隐终端问题,提出了一种异步多信道MAC协议——RIM(receiver-initiated MAC).RIM利用接收端开始的传输机制有效地解决了控制信道饱和问题,同时采用了基于概率的随机信道选择机制避免了三重隐终端问题.而且,RIM支持一种简单且可靠的异步广播机制.通过基于马尔可夫链的理论分析,得到了RIM中节点的最优占空比.为验证RIM的实际性能,进行了模拟和真实实验.实验结果表明,与其他多信道MAC协议相比,随着信道数及网络负载的增加,RIM增加了网络吞吐量,降低了传输所消耗的能量,同时也提高了广播的可靠性,达到了能量有效的目的.     

一种低功耗的无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,为了避免不必要的能耗而达到延长网络寿命的目的,提出一种低功耗的无线传感器网络MAC协议。此协议在低功率侦听(LPL)基础上进行修改,通过前一次轮询的结果来推测这一次的流量状况,根据流量状况自适应调整侦听睡眠周期结构中相应的占空比,从而降低能耗。通过编程仿真并结合实验,对此模型进行验证,证明了此算法能降低能耗。     

基于数据重排序的无线传感器网络低延时节能MAC协议

节能,是无线传感器网络最关注的问题之一.让节点进行周期性的侦听与睡眠是一种常用的节能机制.但是,这种节能机制在数据报的传输过程中会引入较长的端到端延时,而且延时与整个周期的长度成正比.提出了一种应用于无线传感器网络的低延时的节能MAC协议:RLL-MAC.该协议在S-MAC/AL(S-MAC with Adaptive Listening)的基础上,增加了数据报重排序机制,即能够根据各个节点工作周期的时序关系,动态的调整数据报的发送次序,从而减少数据报的端到端延迟.通过理论分析和仿真实验表明,与S-MAC/AL相比,RLL-MAC在保持低能耗的同时,极大的降低了端到端延迟.