基于预约和反馈的无线传感器网络MAC协议研究.pdf

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1、46传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第3期基于预约和反馈的无线传感器网络MAC协议研究李曼，熊庆宇，石为人，冀文娟(1．重庆大学自动化学院。重庆400030；2．重庆大学软件学院，重庆400030)摘要：针对无线传感器网络中对通信实时性要求较高的应用环境，引入信道预约机制和反馈机制到S—MAC协议，提出了一种低时延的RF．MAC协议。该协议在有数据需要发送时先预约信道，各节点根据预约时间表进行数据传输。采用在数据传输过程中向源节点发送反馈信息的方法，实现后续数据的提前发送。通过仿真实验表明：RF—MAC协议有效地

2、降低了数据传输的时延，同时改善了丢包率和网络吞吐量。关键词：无线传感器网络；MAC协议；信道预约；反馈；低时延中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)03-0046-04ResearchonMACprotocolsforwirelesssensornetworksbasedonreservationandfeedbackLIMan，XIONGQing—yu，SHIWei—ren，jIWen—juan(1．SchoolofAutomation，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China；2．SchoolofSoft

3、wareEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Aimingatthehighrequirementofreal—timecommunicationapplicationenvironmentofwirelesssensornetworks，alow—latencyreservation—feedbackMAC(RF—MAC)protocol，whichisbasedonchannelreservationandfeedbackisproposed．InthisMACprotocol，whenanode

4、isneededtosendadata，achannelreservationmessageisfirstlytransmitted．Eachnodedispatchesitsdataaccordingtothereservedtimelist．Thefollowingdata’Stransmissionisrealizedbyusingthemethodofsendingfeedbackinformationtothesourcenodeduringthisprocess．SimulationresultsshowthatRF—MACprotocolhasagoodeffectinre

5、ducingthedata’Stransmissionlatencyofwirelesssensornetworks，anditalsoimprovesthepackets’lossratioandthethroughputofthenetwork．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；MACprotocol；channelreservation；feedback；low—latency0引言2种模式的相互转换实现数据传输稳定性和速度的平衡。无线传感器网络MAC协议决定着无线信道的使用方但是，由于Dual—modeMAC要求节点已知自己的位置信息式，

6、负责为节点分配无线通信资源，直接影响着网络的延使得它的实现难度大。TOMAC主要应用于单跳传输的网迟、能耗和吞吐量等性能。目前的MAC协议大都以降络系统，不能适应多跳网络中数据的低时延传输。低节点能耗、延长网络周期为首要目标。但在某些对实针对上述低时延MAC协议的不足，本文提出了一种基时性要求很高的网络应用环境，如军事防御、灾难预警于信道预约和反馈的低时延RF—MAC(reservation．feedback等，如何在最短的时间内获得异常是监测的关键。因MAC)协议。RF—MAC协议是在S-MAC的基础上提出的。此，设计适用于这些情况的低时延MAC协议十分重要。通过在数据发送前发送预约信

7、息，节点在预约的时间内自目前的低时延MAC协议主要有VTS协议，Dual—行激活传输数据的方法，克服了S-MAC协议周期睡眠造成modeMAC协议』，TOMAC协议，I-EDF协议等，VTS延迟累加的缺点L83。同时，通过向源节点发送反馈控制包协议将每个时间周期分割成时间隙，每个节点在固定的时的方法，使得后续数据提前发送，提高了信道的利用率，降间隙传输数据，无法实现数据在一个时间隙内的多跳传输。低了数据传输的时延。RF—MAC协议适