一种超低功耗无线传感器网络MAC协议.pdf

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1、第27卷第11期传感技术学报Vo1．27No．112014年11月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSNOV．2014AnUltra．LowPowerMACProtocolforWirelessSensorNetworksZHANGXuan，，Hao，LIZhiqun(I．NationalASIC跏ternEngineeringResearchCenter，SoutheastUniversity，Nanfing210096，China2．InstituteofRF—OEIC，SoutheastUniversity，Nang21009

2、6，China)Abstract：Energyisacriticalresourceinwirelesssensornetworks．Inordertosavethepower，sensornodesneedtosleepmostoftime．Therefore，precisesynchronizationbetweennodesandultra—lowsleepingenergyconsumptionisessentialforprolongingnetworklifetime．However，whenconsideringtheconfigurationofwa

3、ke—uptime，clocksourceselectionandthenodessynchronizationproblemintheactualuseoftheenvironment．Therearesomeproblemsdiffi—culttomeettherequirementsofthetheoryresearch．Anewultra—lowpowerWSNMACprotocol(ULP-MAC)ispro—posed：Allowthesensornodestouseservalkindsofclocktorealizetheoptimalconfigu

4、rationofpowerconsumption，usinginternalclockforthelowestpowercomsumptionandswitchingtooutsideclockfortheRFtransceiver．Atthesametime，inordertoslovetheproblemabouttheclockerrorincreasingandthechangeofsleepcycle，thispaperproposesthemulti—clockwake—upmechanismandthenodessynchronizationstrat

5、egy．FinallythispaperevaluatestheintroducedprotocolandtheSMACprotocolinarealisticIEEE802．15．4testbed．Theresultsshowthat，corn—paredtoSMACmechanism，theULP-MAC，whichsignificantlydecreasethesleeppowercomsumptionandthesyn-ehronizationtime，greatlyextendthelifeofthenodes．Keywords：wirelesssenso

6、rnetwork；ultralowpowerconsumption；clockcalibration；synchronizationmechanismEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．11．016一种超低功耗无线传感器网络MAC协议术张轩，刘昊，李智群(1．东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心，南京210096；2．东南大学射频与光电集成电路研究所，南京210096)摘要：在无线传感器网络中，能量是一个关键资源。传感器网络节点通常在大部分时间里处于休眠状态以节约能量。其中，节点问精确地同步和超低的休眠功耗

7、能够本质上延长无线传感器网络节点的寿命。然而现实中节点在唤醒周期设置、时钟源选择和网络节点同步时很难满足理论研究时提出的要求。因此，提出了一种低功耗无线传感器网络MAC协议：允许节点使用多种时钟源实现功耗最优配置，在休眠时采用内部时钟以达到最低功耗，在工作时采用外部晶振以保证射频性能，同时为了解决多时钟源误差增大且休眠周期变化带来的问题，提出了多时钟源休眠唤醒机制和节点同步策略。最后文章在IEEE802．15．4硬件测试平台上完成了多时钟源MAC协议与SMAC协议的实证测试，结果表明对比SMAC协议的唤醒和同步机制，低功耗无线传感器网络MAC协议在传感器网络节点