無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能MAC協(xié)議的研究

圖2 中，對比的是在不同大小的業(yè)務(wù)量下，S-MAC 和新的MAC 協(xié)議的數(shù)據(jù)收發(fā)比。X 軸坐標就是業(yè)務(wù)量，其1 個單位為網(wǎng)絡(luò)重傳次數(shù)為5 時的業(yè)務(wù)量大小。在業(yè)務(wù)量較小時，兩 者幾乎沒有區(qū)別，且由于連續(xù)五個周期業(yè)務(wù)流量

圖3 中，采用S—MAC 協(xié)議的節(jié)點始終保持設(shè)定的占空比10%不變，而新協(xié)議自適應 的應付網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量，調(diào)節(jié)占空比。

圖4 中，在業(yè)務(wù)量較小時，由于減少了偵聽時間的占空比，減少了空閑狀態(tài)下的能量消 耗。在網(wǎng)絡(luò)負載較重時，由于新協(xié)議增加了偵聽時間的占空比，導致能量消耗要遠大于S— MAC，但提供了更好網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。而且綜合來看，新協(xié)議能耗更小。

總結(jié)分析

本文分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC 層協(xié)議目前所存在的問題：S 一MAC 協(xié)議無法根據(jù) 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量自適應地改變占空比，進一步節(jié)省能耗;同時，也探討了基于此問題開發(fā) 的MAC 層協(xié)議存在的種種問題。在此基礎(chǔ)上，提出了根據(jù)節(jié)點間數(shù)據(jù)包重傳次數(shù)來判斷當 前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量大小，即根據(jù)前5 個周期內(nèi)的加權(quán)平均重傳次數(shù)判斷當前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量， 當平均值超出閾值，則應增加偵聽時間的占空比，反之，則減小偵聽時間的占空比，且為應 對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量突然增加的突發(fā)狀況，對節(jié)點偵聽時間的占空比進行擴增，從而應付網(wǎng)絡(luò)中 的大數(shù)據(jù)流量。通過仿真實驗，采用新協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)性能得到了一定程度的改善，也驗證了設(shè) 計的算法的可行性。

本文作者創(chuàng)新點：對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量高效性做了有益的探索，詳細分析了以 S —MAC 為代表的Schedule 類協(xié)議原理和性能，在此基礎(chǔ)上探討了一種新的更節(jié)能的MAC 協(xié)議 的研究和設(shè)計，并在NS2 網(wǎng)絡(luò)上進行了仿真實驗驗證。