無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高效的MAC協(xié)議研究

圖10、11為平均能耗隨節(jié)點數(shù)量及發(fā)送速率的變化曲線。總的來說，IL-MAC協(xié)議在耗能上低于RL-MAC。由于IL-MAC在網(wǎng)絡(luò)初始化時需要進(jìn)行局部同步，會有一定的額外開銷，因此在發(fā)送節(jié)點較少時IL-MAC的優(yōu)勢并不明顯。但是隨著發(fā)送節(jié)點的增多，節(jié)點之間的相互影響增大，IL-MAC通過睡眠調(diào)度節(jié)省能耗的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。如圖11中，IL-MAC在較高負(fù)載時的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于RI-MAC算法。

圖12、13為平均吞吐量隨發(fā)送節(jié)點及發(fā)包速率的變化曲線。IL-MAC協(xié)議在9個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中吞吐量與RI-MAC基本持平，在7×7的網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出較好的性能提升。由于去除前導(dǎo)技術(shù)在發(fā)送節(jié)點過多時，因接收端相同發(fā)生沖突的概率很大，會造成吞吐量下降。如圖13中，當(dāng)發(fā)包速度提高到每秒30個包時，RI-MAC的吞吐量有一定的下降。而前導(dǎo)傳輸較少產(chǎn)生沖突，隨著局部同步的引入，發(fā)送節(jié)點能夠盡量縮短前導(dǎo)的長度，相比較于產(chǎn)生沖突的去前導(dǎo)來說，IL-MAC能得到更高的吞吐量。

4 結(jié)束語
本文結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端啟動和接收端啟動算法的優(yōu)點，設(shè)計和實現(xiàn)了一個能夠自適應(yīng)轉(zhuǎn)換前導(dǎo)發(fā)送模式并具有局部同步功能的IL-MAC協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)發(fā)送端消息隊列的長度來決定是否采用前導(dǎo)發(fā)送模式，減少了接收端的饑餓狀態(tài)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載較大時，避免了多個節(jié)點同時向一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)帶來的沖突，確保發(fā)送端能盡快與接收端完成消息傳遞；采用局部同步算法，大大減少了發(fā)送節(jié)點實時監(jiān)聽的時間。IL-MAC在RI-MAC基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些改進(jìn)充分利用了網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度信息，克服了RI-MAC存在的不足，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)延遲，也在一定程度上克服了網(wǎng)絡(luò)中一些隨機、可變的因素，使算法性能更加穩(wěn)定、均衡。
此外在實驗過程中也發(fā)現(xiàn)，由于本算法基于單信道通訊，若通信范圍內(nèi)有節(jié)點在傳輸消息，則鄰居節(jié)點只能進(jìn)行休眠。而多信道可以利用不同的頻率同時進(jìn)行傳輸，在很大程度上減少沖突的發(fā)生，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，下一步擬采用多信道傳輸?shù)腎L-MAC，使其能更好地適應(yīng)更多應(yīng)用的需要。