Ad Hoc网络MAC层节能机制研究

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1、万方数据2007年第1期·光盘数据库与信息系统·AdHoc网络MAC层节能机制研究田地1，李桂萍2，刘小航3(1．河南教育学院信息技术系，河南郑州450014；2．郑州大学升达经贸管理学院资讯系，河南郑州451191；3．石家庄陆军指挥学院，河北石家庄050084)摘要：在传统的移动节点由电池提供能量和分层思想的基础上，提出了一种新型的三层节能机制。通过与IEEE802．11PSM的比较，三层节能机制不仅大幅降低了能耗，还减少了数据的平均端到端时延。关键词：AdHoc网络；分层节能机制；传输时延中图分类号：TP393．1文献标识码：AEnergyConserVationMechanis

2、mForAdHocNetWorkMACLayersTIANDil，LIGui—pin92，LIUXiao—han93(1．HenanInstituteofEducation，Zhengzhou450014；2．DepartmentofInfo珊ationManagement，ShengdaCollegeofEconomics＆TradeManagement，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou451191；3．Sch001ofA瑚yCommandofShijiazhuang，Hebeishijiazhuang050084)Keywords：AdHocNetWork

3、；Energyconse九fationmechanismwithlayers；Transfertimedelay1引言基于多跳无线网络技术的AdHoc网络是一种临时自治的分布式系统，终端具有无中心接人和多跳特征。在AdHoc网络中，每个节点兼有主机和路由器两种功能。这些节点通常是由电池供电，而目前的电池技术还不能满足我们的需要。因此，如何减少节点的能耗并延长网络寿命已成为当前AdHoc网络的研究热点。本文提出了一种新型的MAC层分层节能机制，不仅减少不必要的开销，同时可提高系统的总体性能。2新型节能机制方案针对固定大小的ATIM窗口和信号时隙(BI)的局限性，本文提出了一种简单易行的解

4、决方案：三层节能机制。每个节点根据自己活动的频繁程度而选择不同的信号时隙：活动频繁的节点使用较短的信号时隙(BI)，活动较少的节点使用较长的信号时隙(BI)。同时允许节点在发送和接收完数据后自动进入休眠状态，而不用保持空闲状态至下一BI开始。每种BI的ATIM窗口大小相同，并以{irstBI长度为一基本单位(简称Bs)。在每个Bs的第一个ATIM窗口开始时(此作者简介：田地(1980一)，男，硕士，主要研究方向：数据挖掘；李桂萍(1978一)，女，硕士，主要研究方向：网络与检测监控。24时所有节点都保持活动状态)，各节点必须发送一个特殊的广播帧，用以告诉它的邻居节点它在当前BS内所采用

5、的状态。同时，各节点还必须维护一张表，记录所有邻居节点的当前Bs的状态值。当某个节点要给另外一个节点发送ArI’IM帧时，首先要查看对方的状态，用以确定对方是否也处于ATIM窗口。如果不是则不能发送，必须等到对方下一次同步进入A1fIM窗口。3PSM与新型节能机制性能分析衡量MAc层协议性能的指标有多种，这里仅关心能耗和数据时延这两个重要参数。3．1比较模型与性能指标假设一个AdHoc网络存在一个H跳的链路：n矿·n。一n广⋯_n。。节点n。以速率入发送数据包到网络。每一跳MAc层处理此数据包需要平均△p时间(包括RTS，C．I'S，数据包及ACK的传输时间和帧间间隔时间)，并且△p远

6、小于任何一种BI。根据的结论802．11PsM的ATIM和BI的关系设为1：4。802．11PSM和三层节能机制的时隙关系如图1示。为了保证每一个数据包都在独立的BI中传输，我们假设入≤—导(瓦表示一个Bs所占的时间长度)，发送时间持续MZ』^个Tb。并且不考虑冲突和包丢失等情况。万方数据田地等：AdHoc网络MAc层节能机制研究三层节能机制硭!j：：，dBII广]广]厂]r]图1802．1lPSM和三层节能机制的时隙关系采用平均端到端的时延万和整个传输能耗E作为比较的两个性能指标。能耗E用整个传输过程中各节点用于传输数据而保持活动的时间之和来表示。变量￡。表示数据包从节点％到节点n之

7、间的时间(即一跳所需的时延)；f。表示节点n0产生数据时距当前时隙开始的时(‘为【0，BI]的均匀分布)；疋表示ATIM窗口时间的大小；巩表示PSM的BI的时间大小；B，1，巩和曰，3分别表示另外三种BI时间的大小；u表示基本时间单位，大小等于乙由图1得咒=曰，1=2日，2=2B厶=4￡弛=8Z扛8U(1)3．2IEEE踟2．11PsM的性能由节点no的数据产生速率入和持续时间MT。可知节点no共发送了MT。入个数据包。同时在一个BI中，节点只