无线传感器网络中一种竞争窗口自适应MAC协议

媒体访问控制(MAC)协议是保证无线传感器网络(WSNs)高效通信的关键网络协议之一。MAC层协议设计的是否合理将严重影响网络的性能。介绍了现有MAC协议分类和主要MAC协议。分析了WSNs中典型的S-MAC协议,针对S-MAC协议在载波侦听时采用固定竞争窗口的弊端,提出了一种新型的能够根据流量变化对竞争窗口进行动态调整的新的MAC协议ASMAC,利用NS2对ASMAC进行了仿真,证明了新的ASMAC不仅能够显著地提高吞吐量,降低时延,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。     

S-MAC与IEEE802.15.4的MAC层信道利用效率研究

提出一种计算MAC层信道利用效率的方法,从成帧效率、信道共享效率和冲突避免三个方面建立模型,对无线传感网络MAC层应用协议S-MAC和IEEE802.15.4进行计算分析,并将此两种协议的信道利用效率与IEEE802.11的信道利用效率进行对比,结合软件仿真说明S-MAC与IEEE802.15.4两种协议的适用范围.     

基于DS证据理论的无线传感器网络MAC层安全研究*

研究了无线传感器网络MAC层安全问题,分析了现有无线传感器网络MAC层协议安全体系的不足之处,针对无线传感器网络遭到非法入侵的情况,提出了一个基于D-S证据理论的MAC层入侵检测机制。该机制利用碰撞率、数据包平均等待时间、RTS包到达率以及邻居节点的报警作为证据,对网络的状态进行实时的分析检测,根据网络的状态作出响应。该算法能够应用于现有的MAC协议如S-MAC、IEEE 802.15.4中,仿真结果表明,该算法能够较好地抵御针对MAC层的攻击,保证网络的安全运行。     

基于动态占空比的流量自适应MAC协议

提出一种基于动态占空比的流量自适应MAC协议,在基于S-MAC和TDMA流量自适应MAC协议的基础上,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。仿真结果表明,该协议在多竞争节点情况下能减少系统时延,维持较高的吞吐率,实现协议的平滑切换。     

一种长距离无线网络媒体接入控制协议及性能分析

基于预约多址PRMA协议提出一种改进的MAC层协议PRMAHSCR,以减少长时延带来的数据包信道竞争,提高实时业务的服务质量。给出了系统模型,对协议进行了理论分析并通过仿真研究了协议的接入阻塞率和丢包率性能,结果表明该协议能够有效传输突发实时业务,适应长距离网络的传输特性。     

一种改进的无线传感器网络MAC协议

本文在S-MAC协议的基础上,提出了一种适用于大型监测网络的能量有效的MAC协议.经过分析表明,改进的协议在满足延迟的条件下,能够有效的降低能量消耗.     

无线传感器网络MAC协议的性能改进研究

在无线传感器网络中,MAC协议决定着网络的信道分配,对网络的性能有很重要的影响。目前已研究出多种S-MAC协议,其中S-MAC协议是一种典型的无线传感器网络MAC协议,但此协议存在一定缺陷,无法更好地适应传感器网Jj络多变的特点。针对该问题,在S-MAC协议的基础上,结合了自适应退避窗口和根据节点队列长度预测流量的思想,提出了一种新的协议-Q-MAC协议,并达到了较为理想的预测效果。经NS2仿真验证,此协议在平均延迟、吞吐量、能量消耗方面较S-MAC协议有了显著提高。     

基于802.11b MAC协议的Ad Hoc路由算法仿真与比较

主要利用NS2仿真分析了Ad Hoc网络模式中几个主要的路由（DSR、DSDV、TORA、AODV）算法进行研究.首先,利用NS-2测试4种路由协议的性能,讨论Ad Hoc模式下路由协议的设计.不同的路由协议,主要包括先验式和反应式两大类,有不同的适用场合,混合式的路由协议（AODV）有一定的优越性;然后,测试节点个数和数据包容量对无线网络MAC层性能（包括延迟、丢包率和吞吐率）的影响.结论为不同场合路由协议的进一步应用和优化提供理论依据.     

基于马尔可夫链的IEEE802.15.4网络防丢包信道访问机制研究

为了降低802.15.4MAC层数据帧丢包率,在分析丢包率的原因基础上,提出了一种基于Markov链的信道竞争机制模型。通过对网络发送、退避和信道检测状态的稳态概率进行数学推导,研究了信道碰撞和数据帧的丢包率分析式;最后研究了参数数据包到达速率、节点数量、误码率、后退指数、后退等待次数对碰撞概率和丢包率的影响。实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点丢包率平均降低了23.7%,模型较好地描述了提出的MAC层信道访问机制,合理的网络参数设置能够优化数据帧丢包率,研究结果对无线传感网的应用提供可靠传输优化参考。     

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.     

基于网络效用最大化与冲突避免的无线传感器网络MAC协议

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中的无线信号冲突和能量利用效率问题,提出了一种基于网络效用最大化与冲突避免的媒体访问控制(UM-MAC)协议。该协议基于时分多路复用(TDMA)调度机制,将效用模型引入无冲突的节点工作时隙分配过程中,把链路可靠性、网络能耗归纳到一个统一的效用优化框架中;进而提出了一个启发式算法,使网络能够快速找到一个基于网络效用最大化与冲突避免的节点工作时隙调度方案。将UM-MAC协议与S-MAC协议和冲突避免MAC(CA-MAC)协议进行比较,在不同节点数量的网络环境中,UM-MAC获得的网络效用较大,平均数据包成功发送率较高,生命周期介于S-MAC与CA-MAC之间,在不同的网络负载下所有节点发数据包到汇聚节点的平均时延有所增加。仿真实验结果表明:UM-MAC协议较好地解决了冲突干扰问题,提高了网络的数据包成功发送率和能量利用效率等性能;在低网络负载时,TDMA类协议的性能并不比竞争类协议好。     

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.     

移动无线传感器网络中的ASA算法

在传统的无线传感器网络研究中,通常假设传感器节点位置是固定的,忽略了节点位置变化对网络性能的影响。针对上述问题,提出基于全局时间信息的自适应同步激活(ASA)算法。ASA算法借助全局时间信息,避免了节点移动性对MAC协议休眠调度机制的影响。仿真结果表明,ASA算法在节点移动的情况下,分组递交率及节能特性均优于S-MAC协议。     

一种节点任务活动状态感知的改进型S-MAC协议

S-MAC协议设计的主要目标是减少能量消耗。该协议具有良好的扩展性,不要求严格的时间同步,但它也存在着节点活动时间无法根据通信负载动态变化和节点休眠带来的延迟问题。提出一种基于节点任务活动状态感知的MAC协议,通过收集节点自身和相邻节点的任务活动状态来估算无线传感器网络的网络负载,并根据网络负载来确定节点进行信道访问的概率,以此来提高能量效率和吞吐量。仿真结果表明:提出的改进方法可以减少能量消耗,并通过消除不必要的碰撞来提高网络的吞吐量。     

无线Mesh网络中基于信道流量干扰感知的路由协议*

为了更精确地捕捉流量干扰、提高网络容量与实时性,针对多接口无线Mesh网络,提出了一种新的基于信道流量干扰的路由准则,该准则不仅能更精确地捕获两跳内的负载干扰,而且还集成了传输时延、丢包率和传输速率等因素.基于新准则,还提出了一种新的无线Mesh网络路由协议,该协议使用新准则选择路由.仿真结果表明,新协议相比AODV协...     

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.     

无线传感器网络S-MAC协议性能研究

提出一种二维Markov链模型用于S-MAC协议的性能分析与评价。该模型利用信号流图和母函数的方法分析S-MAC协议的介质访问控制(MAC)服务时延,结合M/G/1/K排队模型分析S-MAC协议在非饱和负载下的性能。仿真实验和数值分析结果证明该模型可以较好地描述S-MAC的接入方式。     

一种结合业务区分的S-MAC协议

针对无线传感器网络中S-MAC协议没有考虑网络的QoS性能问题,本文提出了一种结合业务区分的S-MAC协议,令优先级不同的节点获得不同的接入信道概率,提高了传感器网络的QoS性能。仿真结果显示,改进后的S-MAC协议确实提高了网络的QoS性能。     

一种结合业务区分的S-MAC协议

针对无线传感器网络中S-MAC协议没有考虑网络的QoS性能问题,本文提出了一种结合业务区分的S-MAC协议,令优先级不同的节点获得不同的接入信道概率,提高了传感器网络的QoS性能。仿真结果显示,改进后的S-MAC协议确实提高了网络的QoS性能。