基于生成树的无线传感器网络MAC协议

简要分析了无线传感器网络(W SNs)MAC层协议,针对MAC协议在节能和时延方面的不足,提出了一种基于生成树的MAC协议(ST-MAC)。以汇聚点为根节点,创建一个由网络中所有节点组成的生成树。ST-MAC采用TDMA接入方式,其固有的低工作周期提高了网络性能。性能分析和实验结果表明:相对S-MAC,ST-MAC在能量节省和时延方面有较好的效果。     

无线传感器网络TDMA MAC协议的对比和改进研究

无线传感器网络MAC协议对网络的生命期有着重要影响,为找到适合一定环境所使用的MAC协议,必须对不同的MAC协议进行必要的分析。从数据帧着手,分析了不同的基于TDMA的调度式MAC协议的差异。针对原有TDMA MAC协议数据传输量不高、实现难度大等问题,提出相应的改进方法,并对三个基于LEACH的TDMA MAC协议进行了仿真实现,仿真结果与数据分析的结果一致。     

基于竞争允许TDMA的无线传感器MAC层协议

无线传感器网络在许多重要领域有着广泛的应用，而传感网的媒体访问控制子层(MAC)协议对传感器网络的运行和性能具有重要影响。该文概述了目前存在的传感网MAC协议的设计思想，在SMAC协议的基础上，将TDMA和CSMA两种思想结合起来并与SMAC协议同步机制相统一，提出了一个新的基于竞争允许TDMA的无线传感器网络MAC协议。模拟结果显示，与SMAC协议相比，该协议在数据包延迟、能量消耗及数据包的接收率等性能上有很大提高。     

无线传感器网络GEAR协议的一种改进方案

无线传感器网络(W SNs)被认为是未来改变世界的十大技术之首,但有限的计算、存储和通信能力,尤其是严重受限的能量使其应用前景面临巨大挑战,W SNs在应用之前需要解决许多关键问题,能量问题即是其中之一。能量对于W SNs的生命周期具有决定意义,设计W SNs路由协议需要重点考虑能耗问题,针对W SNs的GEAR路由协议,提出一种能耗上的改进方案并进行仿真,仿真结果显示:该方案能明显降低能耗。     

中间件在无线传感器网络节点设计中的应用

在无线传感器网络(W SNs)节点设计和应用软件开发中引入中间件技术,提出了一种基于中间件的W SNs节点软件、硬件体系结构。一定程度上简化了异构的传感器网络的应用开发,并使得不同应用实例之间实现跨网络的协同工作。     

TLTS:大规模无线传感器网络下基于簇的两级TDMA调度协议

媒质接入控制子层是节点能量消耗的主要所在,因此无线传感器网络设计的基于TDMA的MAC协议具有固有的节能特性,但是其可扩展性较差.基于簇的TDMA协议则可有效提高系统的可扩展性,但同时带来了簇间传输干扰问题.针对此问题提出了一种基于簇的两级TDMA调度协议--TLTS协议.通过两级TDMA调度,避免了簇间传输干扰,提高了能量有效利用率.实验结果显示,当节点密度较高时,TLTS协议更适合用于大规模部署的无线传感器网络中.     

无线传感器网络MAC协议研究与分析

传感器节点有着诸多的资源限制,能量有效性和可扩展性成为无线传感器网络MAC协议设计最重要的性能指标,目前MAC协议研究主要集中在基于CSMA和基于TDMA的信道管理分配.文章阐述了二者各自的特点,详细分析了基于竞争的SMAC、基于时分复用的LMAC以及混合型的Z-MAC等MAC协议的设计方案和不足之处,总结了针对MAC协议可能遭受到的攻击以及相应的抵御方案,最后探讨了今后的发展趋势.     

无线传感器网络节点硬件平台设计

针对无线传感器网络(W SNs)的功能需求,给出了基于高性能先进精简指令集机器(ARM)微处理器AT91SAM7S64、射频芯片CC2420、温度传感器MAX6666和加速度传感器ADXL202的W SNs节点的设计方案;分析了系统组成和原理;重点阐述了节点的硬件设计,基于SPI总线的CC2420驱动程序设计和温度传感器信号采集驱动程序的设计;最后,对传感器网络和节点上温度传感器的准确度进行了实验测试和分析。实验中,无线温度传感器网络的精度最高可达0.25℃。     

基于TDMA与CDMA混合的传感器网络MAC协议

MAC协议是保证无线传感器网络正常运作、高效通信的关键。无线传感器网络的无线信道分配机制主要有随机竞争机制、TDMA机制、FDMA机制以及CDMA机制。基于随机竞争的MAC协议存在空闲侦听和数据碰撞等能耗问题;基于I'DMA和FDMA的MAC协议存在扩展性差的问题;基于CDMA则存在较多额外能耗开销的问题。在分析纯"I'DMA、纯CDMA和TDMA/CDMA混合的能耗模型的基础上,提出了一种基于分簇的TDMA/CDMA混合的HCT-MAC协议,它较好地解决了低时延和冲突干扰问题,其簇内节点采用们)MA机制进行信道分配,避免碰撞串扰问题,从而实现低延迟快速上传数据;簇首节点则采用CDMA机制,避免多跳同步问题,增强可扩展性。     

认知车载网中基于TDMA/CSMA的混合多信道MAC协议研究

在传统车载自组网(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)中采用认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术可以解决无线电频谱资源短缺的问题,该技术形成了新兴的认知车载网络(CR-VANET),其关键技术之一是设计高效可靠的介质访问控制(Medium Access Control, MAC)协议。MAC协议在很大程度上影响着车载移动环境的吞吐量,丢包率和传输时延等性能,基于认知车载网中MAC协议的要求,提出了一种TDMA与CSMA相结合的多信道MAC协议(CRTC-MAC)。在固定时隙分配时采用基于无竞争的TDMA访问策略,在动态时隙分配时采用基于竞争的CSMA接入方案,并在此基础之上对传统的TDMA和CSMA访问方式进行了改进。性能分析和仿真结果表明,所提出的MAC协议能有效降低节点间数据包传输时所产生的碰撞,改善网络性能。     

无线传感器网络MAC协议的设计研究

媒体访问控制(MAC)协议是无线传感器网络协议的重要组成部分,它的性能好坏直接关系到无线信道的利用效率和整个网络的性能。介绍了无线传感器网络MAC协议设计的主要问题,根据设计指标的不同对无线传感器网络MAC协议进行了分类,并在此基础上,分析研究了几种典型的无线传感器网络MAC协议采用的机制和方法。     

Optimal replicator factor control in wireless sensor networks

For TDMA MAC protocols in wireless sensor networks (WSNs), redundancy and retransmission are two important methods to provide high end-to-end transmission reliability. Since reliable transmissions will lead to more energy consumption, there exists an intrinsic tradeoff between transmission reliability and energy efficiency. For each link, we name the number of its reserved time slots in each MAC superframe as a replicator factor. In the following paper, we propose a reliability-lifetime tradeoff framework (RLTF) for WSNs to study replicator factor control problem. First, for the redundancy TDMA MAC, we formulate replicator factor control problem as convex programming. By the gradient projection method, we develop a fully distributed algorithm to solve the convex programming. Second, for the retransmission TDMA MAC, we set the retransmission upper bound for each link according to the optimal replicator factors under the redundancy MAC and compute the total communication overhead for the retransmission MAC. Finally, we compare the communication overhead of these two MAC protocols under different channel conditions.     

无线传感器网络MAC协议的研究与分析

针对不同的传感器网络应用,研究人员从不同方面提出多个无线传感器网络介质访问控制（MAC）协议,其中包括S-MAC,PMAC,DEANA,EMACs,Z—MAC以及AIMRP等协议。通过分析各类MAC典型协议特点,归纳其设计原则和分类方法,比较各协议间的性能差异,结果证明无线传感器网络MAC协议呈现多样性的特点,设计MAC协议需要兼顾能量效能和网络性能2个方面。给出MAC协议的设计策略。     

无线传感器网MAC协议能耗控制性能研究

为研究无线传感器网对能耗的要求,提出一种无线传感器网媒体接入控制协议,对应用场景进行抽象,基于OPNET构建无线传感器网仿真平台,测试不同应用场景下各种媒体接入控制协议的能耗和延时性能,实验结果表明,任何一类媒体接入控制协议均能在不同应用场景中提供较好的性能,但不是最优的。     

无线传感器网络MAC协议研究进展

近年来, 无线传感器网络 (WSNs) 作为国内外一个新兴的研究方向, 吸引了许多研究者和机构的广泛关注. 无线传感器网络具有与传统无线网络不同的特点, 且与应用高度相关. 无线传感器网络主要的一个设计目标是有效地使用网络节点的受限资源 (能量、内存和计算能力), 以最大化网络的服务寿命. 传统网络的介质访问控制 (MAC) 协议, 并不能直接应用于无线传感器网络. 针对无线传感器网络的特点和应用背景, 研究人员提出了很多 MAC 协议. 本文通过分析无线传感器网络的特点, 讨论了影响 MAC 协议设计的有关问题, 着重研究和比较了当前一些重要的无线传感器网络 MAC 协议. 结果表明, 不存在一种适用于无线传感器网络应用的标准 MAC 协议, 好的 MAC 协议必须能在能量有效性和网络性能之间进行折中. 最后, 展望了无线传感器网络 MAC 协议的进一步研究策略和发展趋势.     

A comparative study on popular MAC protocols for mixed Wireless Sensor Networks: From implementation viewpoint

Sensors cooperate and coordinate with each other to disseminate sensed data in the network. In establishing coordination among sensors such that they can access the shared wireless medium, Medium Access Control (MAC) protocol plays an important role. In this article, we presented an analytical study on some popular MAC protocols for Wireless Sensor Networks (WSNs). Based on the design techniques, MAC protocols for WSNs are classified into two main categories: single-layer and cross-layer. MAC protocols such as S-MAC, T-MAC, B-MAC and X-MAC are selected to study the design approaches of single-layer genre. BoX-MAC-1 and BoX-MAC-2 are selected to analyze cross-layer design approaches. This survey paper aims at reporting an implementation viewpoint of different design approaches of MAC protocols in WSN. We have considered mixed WSNs that exhibits node movement (e.g., static, mobile) and changes in communication medium (e.g., air, water). Representative protocols are implemented in Castalia simulator and evaluated on the basis of important performance metrics such as energy consumption, network lifetime, throughput and end-to-end delay. The merits and demerits of different protocols are also compared.     

A detailed review of energy-efficient medium access control protocols for mobile sensor networks

This article reviews the state-of-the-art energy-efficient contention-based and scheduled-based medium access control (MAC) protocols for mobile sensor networks (MSNs) by first examining access schemes for wireless sensor networks (WSNs). Efficient and proper mobility handling in sensor networks provides a window of opportunity for new applications. Protocols, such as S-MAC, reduce energy consumption by putting nodes to sleep after losing to channel contention or to prevent idling. Sleeping is a common method for energy-efficient MAC protocols, but delay depends on sleep duration or frame time, and longer delays lead to higher packet lost rate when nodes are unsynchronized due to network mobility. MS-MAC extends S-MAC to include mobility-awareness by decreasing this sleep duration when mobility is detected. S-MAC with extended Kalman filter (EKF) reduces mobility-incurred losses by predicting the optimal data frame size for each transmission. MMAC utilizes a dynamic mobility-adaptive frame time to enhance TRAMA, a scheduled-based protocol, with mobility prediction. Likewise, G-MAC utilizes TDMA for cluster-based WSNs by combining the advantages of contention and contention-free MACs. Z-MAC also combines both methods but without clustering and allows time slot re-assignments during significant topology changes. All of the above MAC protocols are reviewed in detail.     

基于跨层竞争的同步MAC协议研究

在无线传感器网络(WSNs)中,基于跨层竞争的同步媒体接入控制(MAC)在一周期内可安排多个数据包的多跳传输,传统的协议在同一个数据窗口传输请求数据包和确认数据包,降低了数据窗口的多跳流量的建立,也降低了在多跳场景中的数据包传输率和传输时延性能.本文提出了基于新的基于跨层竞争的同步MAC(CLC-MAC)协议,CLC-MAC协议引用新的周期结构,且其包含两个独立窗口,并由该窗口分别传输数据请求包和确认包,即请求包在数据窗口传输,而确认包在休眠窗口传输.实验数据表明:与先锋路由帧MAC(PRMAC)协议相比,CLC-MAC协议的端到端传输时延和数据包传输率的性能均得到了提高.