無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)

1、 第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層概述l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵問(wèn)題l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議 競(jìng)爭(zhēng)型 分配型 混合型第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層：就是利用物理層提供的數(shù)據(jù)傳輸功能，將物理層的物理連接鏈路轉(zhuǎn)換成邏輯連接鏈路，從而形成一條沒(méi)有差錯(cuò)的鏈路，保證鏈路的可靠性。數(shù)據(jù)鏈路層也向它的上層網(wǎng)絡(luò)層提供透明的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流多路復(fù)用、數(shù)據(jù)幀監(jiān)測(cè)、媒體介入和差錯(cuò)控制，保證無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)點(diǎn)到點(diǎn)以及點(diǎn)到多點(diǎn)的連接。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層研究的主要內(nèi)容就是MAC和差錯(cuò)控制。怎樣實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線信道的共享，即介質(zhì)控制

2、協(xié)議（MAC）的實(shí)現(xiàn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層研究的一個(gè)重點(diǎn)，MAC協(xié)議的好壞直接影響網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)劣。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層概述第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)1網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化 在MAC協(xié)議中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性能指標(biāo)不是獨(dú)立存在的，而是互相影響的，在提高一種性能的同時(shí)可能會(huì)降低其他性能。現(xiàn)在所提出來(lái)的MAC協(xié)議往往只考慮一種或兩種性能指標(biāo)，沒(méi)有綜合各種指標(biāo)使之達(dá)到更好的性能。2跨層優(yōu)化跨層優(yōu)化 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最重要的就是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各層之間能夠?qū)崿F(xiàn)合作和信息共享。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用了跨層設(shè)計(jì)，各層之間能夠通過(guò)共享一些信息來(lái)共同調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的性能

3、。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵問(wèn)題第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)3能量效率問(wèn)題能量效率問(wèn)題u在無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)中，能量消耗主要用于無(wú)線信號(hào)的收發(fā)。u無(wú)線通信模塊一般有4個(gè)狀態(tài)，即發(fā)送、接收、空閑和休眠，在這4個(gè)狀態(tài)中，能量消耗逐級(jí)遞減。協(xié)議必須合理選擇節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)和休眠的時(shí)間比例。u還需考慮休眠期間節(jié)點(diǎn)的接收問(wèn)題和喚醒期間節(jié)點(diǎn)收發(fā)的最大利用率問(wèn)題，以最大限度地節(jié)省能量。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵問(wèn)題第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的鏈路層上，MAC協(xié)議的多余能量開(kāi)耗多余能量開(kāi)耗主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：碰撞碰撞：在無(wú)線信道上，如果有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，那么這兩個(gè)發(fā)送

4、節(jié)點(diǎn)都將發(fā)射不成功，這會(huì)造成能量的大量浪費(fèi)。持續(xù)偵聽(tīng)持續(xù)偵聽(tīng)：在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的接收節(jié)點(diǎn)無(wú)法預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)何時(shí)到達(dá)，另外每個(gè)節(jié)點(diǎn)還需要偵聽(tīng)各節(jié)點(diǎn)的擁塞狀況，因此節(jié)點(diǎn)必須始終保持偵聽(tīng)狀態(tài)，以防特殊情況的發(fā)生，但這里包含了許多沒(méi)必要的偵聽(tīng)，從而浪費(fèi)了許多能量?？刂崎_(kāi)銷控制開(kāi)銷：為了保證無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性，MAC層協(xié)議需要使用一些控制分組來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，但這些控制分組中不存在有用的數(shù)據(jù)，因此也要消耗一部分的能量。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵問(wèn)題第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)3公平性公平性 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同的權(quán)利來(lái)訪問(wèn)信道； 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗保持大概的平衡，從而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壽命。5可擴(kuò)展性

5、可擴(kuò)展性 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)域與其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比，具有規(guī)模大、分布密集等特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分布結(jié)構(gòu)會(huì)動(dòng)態(tài)性地變化，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議必須具備可擴(kuò)展性。4信道共享問(wèn)題信道共享問(wèn)題 一般來(lái)說(shuō)，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中存在三種信道共享方式，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的就是多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)共享方式，更準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該是以一種多跳共享方式，也可以說(shuō)這是一種信道的空間復(fù)用方式。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵問(wèn)題第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)信道共享容易造成兩個(gè)問(wèn)題：數(shù)據(jù)的沖突數(shù)據(jù)的沖突：當(dāng)同一信道上有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若它們相互干擾則將導(dǎo)致數(shù)據(jù)包發(fā)送不成功，這會(huì)使數(shù)據(jù)的時(shí)延增加，也將消

6、耗一些不必要的能量，因此避免信道的上沖突是信道共享所必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。串?dāng)_串?dāng)_：在一個(gè)共享的無(wú)線信道中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠接收到在信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，但是有許多數(shù)據(jù)是自己不需要的，接收之后再將其拋棄，在這個(gè)過(guò)程中也將造成能量的大量浪費(fèi)。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵問(wèn)題第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類1按節(jié)點(diǎn)接入方式劃分按節(jié)點(diǎn)接入方式劃分發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包給目的節(jié)點(diǎn)，目的節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包的通知方式通?？煞譃閭陕?tīng)、喚醒和調(diào)度三種MAC協(xié)議；偵聽(tīng)偵聽(tīng)MAC協(xié)議協(xié)議主要采用間斷偵聽(tīng)的方式；喚醒喚醒MAC協(xié)議協(xié)議主要采用基于低功耗的喚醒接收機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也有集合偵聽(tīng)和喚醒

7、兩種方式的MAC協(xié)議，如低功耗前導(dǎo)載波偵聽(tīng)MAC協(xié)議；調(diào)度調(diào)度MAC協(xié)議協(xié)議主要使用廣播中，廣播的數(shù)據(jù)信息包含了接收節(jié)點(diǎn)何時(shí)接入信道與何時(shí)控制接收節(jié)點(diǎn)開(kāi)啟接收模塊。第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)2按信道占用數(shù)劃分按信道占用數(shù)劃分 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，按物理層所采用的信道劃分方法，可以分為單信道、雙信道和多信道三種方式，目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用的主要是單信道MAC協(xié)議。3按分配信道方式劃分按分配信道方式劃分 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，競(jìng)爭(zhēng)性是區(qū)分MAC協(xié)議最重要的一個(gè)依據(jù)，競(jìng)爭(zhēng)是指節(jié)點(diǎn)在接入信道的過(guò)程中采用的是隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)方式還是有計(jì)劃的競(jìng)爭(zhēng)方式，因此MAC協(xié)議可以分為固定接入和隨機(jī)接入兩種。競(jìng)爭(zhēng)M

8、AC協(xié)議基本上都屬于隨機(jī)接入?yún)f(xié)議，其實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，能靈活地解決無(wú)線節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的問(wèn)題，能量波動(dòng)非常小。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議基于分配的MAC協(xié)議混合型MAC協(xié)議跨層MAC協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)載量小、針對(duì)節(jié)點(diǎn)間的公平性及通信延時(shí)要求不高等特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)的，其主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)所需的可擴(kuò)展性，并同時(shí)降低能耗。 S-MAC協(xié)議協(xié)議做出如下假設(shè)：大多數(shù)節(jié)點(diǎn)之間是進(jìn)行多跳短矩離通信；節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的作用是平等的，即一般情況下沒(méi)有基站；為了減少通信量，采

9、用網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理；運(yùn)用信號(hào)的協(xié)作處理，改善感知信息的質(zhì)量；節(jié)點(diǎn)具有較長(zhǎng)的空閑時(shí)間而且可以容忍一定的延時(shí)；網(wǎng)絡(luò)壽命是首要考慮的問(wèn)題。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)S-MAC協(xié)議協(xié)議采用的機(jī)制有以下幾種：將節(jié)點(diǎn)的工作模式分為偵聽(tīng)和睡眠兩個(gè)狀態(tài)，并讓節(jié)點(diǎn)盡可能長(zhǎng)時(shí)間睡眠以達(dá)到節(jié)能的目的；通過(guò)協(xié)商的一致性睡眠調(diào)度機(jī)制讓相鄰節(jié)點(diǎn)在相同時(shí)間活動(dòng)、相同時(shí)間睡眠，從而形成虛擬簇；通過(guò)突發(fā)傳遞和消息分割機(jī)制來(lái)減少消息的傳輸延時(shí)和控制消息的開(kāi)銷；通過(guò)流量自適應(yīng)的偵聽(tīng)機(jī)制，減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)在傳輸過(guò)程中的累加效應(yīng)。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)

10、絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)1）周期性地偵聽(tīng)和睡眠）周期性地偵聽(tīng)和睡眠睡眠偵聽(tīng)機(jī)制S-MAC協(xié)議基本的節(jié)能手段是依靠傳感器節(jié)點(diǎn)定期進(jìn)入睡眠狀態(tài)從而減少節(jié)點(diǎn)空閑偵聽(tīng)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。S-MAC協(xié)議把時(shí)間分割成許多時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)隙中又劃分為偵聽(tīng)偵聽(tīng)和睡眠睡眠兩個(gè)狀態(tài)，在偵聽(tīng)狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)可以和其通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)自由地進(jìn)行通信；在睡眠狀態(tài)，為了減少節(jié)點(diǎn)功耗，不參與任何的數(shù)據(jù)傳遞活動(dòng)，只是設(shè)定計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，這樣在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后自己就能自動(dòng)醒來(lái)，醒來(lái)后則立刻查看是否有消息傳遞給自己。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) S-MAC協(xié)議將節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)狀態(tài)分為兩個(gè)部分以保證節(jié)點(diǎn)能

11、接收到數(shù)據(jù)包和同步包，第一個(gè)部分用于發(fā)送和接收同步包，第二部分用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包，每個(gè)部分都設(shè)有載波幀聽(tīng)時(shí)間。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 理論上，網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)都需要遵守相同的調(diào)度時(shí)間，不能有絲毫的誤差。但是由于傳感器節(jié)點(diǎn)的時(shí)間表本身就是隨時(shí)變化的，而且無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還是多跳地傳遞數(shù)據(jù)，所以只有在局部節(jié)點(diǎn)之間才有可能形成同步。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)2）沖突避免）沖突避免 如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的鄰居節(jié)點(diǎn)想同時(shí)與一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，那么它們都會(huì)試圖在該節(jié)點(diǎn)的偵聽(tīng)時(shí)段發(fā)送消息，在這種情況下必

12、然發(fā)生沖突和碰撞，于是它們就需要開(kāi)始爭(zhēng)奪對(duì)信道的使用權(quán)。 如下所示的多跳網(wǎng)絡(luò)，它由節(jié)點(diǎn)A、B、C、D、E、F構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能和其一跳以內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。假設(shè)此時(shí)節(jié)點(diǎn)A正向節(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)，那么顯然節(jié)點(diǎn)D應(yīng)該睡眠，因?yàn)樗膫鬏敻蓴_了B正確接收A發(fā)出的數(shù)據(jù)。而節(jié)點(diǎn)E和F不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)，所以它們不需要睡眠。C和B之間的距離有兩跳遠(yuǎn)，即使它傳輸數(shù)據(jù)也不會(huì)干擾到B接收，所以它可以自由地向其他節(jié)點(diǎn)（如E）發(fā)送數(shù)據(jù)。但是，C卻無(wú)法接收E的應(yīng)答（CTS或其他數(shù)據(jù)等），這是因?yàn)镋和A同時(shí)傳輸會(huì)在節(jié)點(diǎn)C處產(chǎn)生沖突，所以即使C傳輸，也是浪費(fèi)能量?？偠灾?，不管是發(fā)送者還是接收者，它們之間相鄰的節(jié)點(diǎn)在聽(tīng)到

13、CTS或RTS包后都需要睡眠，一直要等到傳輸結(jié)束才可以醒來(lái)。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)3）自適應(yīng)偵聽(tīng)）自適應(yīng)偵聽(tīng)S-MAC協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)周期性地進(jìn)入睡眠狀態(tài)會(huì)增加延時(shí)，這種延時(shí)并不會(huì)自動(dòng)消除，反而會(huì)在每跳中累積，所以S-MAC采用自適應(yīng)偵聽(tīng)策略來(lái)減少這種累加的效應(yīng)。它的基本思想是當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)在其通信范圍內(nèi)得知相鄰的節(jié)點(diǎn)要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)就睡眠并記錄其傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間，只有當(dāng)其相鄰的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束后才能醒來(lái)一個(gè)短暫的時(shí)間，這時(shí)它可以通過(guò)偵聽(tīng)信道查看信道的狀態(tài)（忙或空閑），判斷是否有數(shù)據(jù)需要傳輸。在這種方式下，如果此時(shí)正好有一個(gè)消息需要傳遞給該節(jié)點(diǎn)，那么它

14、就可以立刻接收，而不用等到該節(jié)點(diǎn)的睡眠結(jié)束后再進(jìn)行傳遞；假如沒(méi)有任何消息需要傳遞給該節(jié)點(diǎn)，那么它就繼續(xù)睡眠。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)4）消息傳遞S-MAC傳輸大量數(shù)據(jù)l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)T-MAC協(xié)議協(xié)議1）基本思想）基本思想相對(duì)于S-MAC協(xié)議來(lái)說(shuō)，保持了S-MAC的周期，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的流量自適應(yīng)地調(diào)整激活的時(shí)間。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)T-MAC協(xié)議規(guī)定，當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)還沒(méi)有結(jié)束通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)不能進(jìn)入到睡眠狀態(tài)，因?yàn)樵摴?jié)點(diǎn)很有可能就

15、是下一個(gè)數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)。假設(shè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到串?dāng)_以后能夠觸發(fā)一個(gè)空閑間隔TA，TA必須要足夠大，以保證節(jié)點(diǎn)能夠監(jiān)測(cè)到串?dāng)_的CTS， T-MAC協(xié)議規(guī)定TA取值約束為 TAC+R+T式中，C為競(jìng)爭(zhēng)信道的時(shí)間，R為發(fā)送RTS的時(shí)間，T為RTS分組發(fā)送結(jié)束到開(kāi)始發(fā)出CTS的時(shí)間。節(jié)點(diǎn)發(fā)送完RTS分組之后，如果未收到對(duì)應(yīng)的CTS分組，那么就有三種情況：l由于無(wú)線信道發(fā)生碰撞，目的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有接收到RTS分組；l目的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)收到串?dāng)_的分組；l目的節(jié)點(diǎn)正處于睡眠狀態(tài)。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 如果發(fā)送節(jié)點(diǎn)在TA時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有收到CTS分組，它就會(huì)進(jìn)入睡眠。但是從

16、上面的前兩種情況可以看出節(jié)點(diǎn)還沒(méi)有收到CTS分組，直接進(jìn)入睡眠會(huì)導(dǎo)致實(shí)時(shí)性降低，接收節(jié)點(diǎn)一直都處于空閑監(jiān)聽(tīng)，浪費(fèi)大量的能量，因此TMAC協(xié)議規(guī)定，節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS分組之后沒(méi)有收到CTS分組，則重新發(fā)送一次RTS分組，還沒(méi)有收到則進(jìn)入休眠狀態(tài)。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)2）需要解決的主要問(wèn)題早睡問(wèn)題l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC未來(lái)請(qǐng)求發(fā)送未來(lái)請(qǐng)求發(fā)送：采用提前通知需要接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)早睡的避免：如上頁(yè)中的a所示，當(dāng)節(jié)點(diǎn)C接收到CTS后，除了觸發(fā)自

17、己保持監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)之外，還發(fā)送一個(gè)FRTS分組給節(jié)點(diǎn)D，F(xiàn)RTS分組中含有節(jié)點(diǎn)D需要等待的時(shí)間，在此空閑狀態(tài)中，節(jié)點(diǎn)D必須要保持偵聽(tīng)狀態(tài)。在節(jié)點(diǎn)C發(fā)送FRTS時(shí)看哪個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)干擾節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的數(shù)據(jù)，因此節(jié)點(diǎn)A需要延遲原數(shù)據(jù)的發(fā)送響應(yīng)的時(shí)間，但是又必須保持對(duì)信道的占用，因此節(jié)點(diǎn)A在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)送一個(gè)與FRTS一樣長(zhǎng)度的分組，該分組不包含任何有用的數(shù)據(jù)，然后才接著發(fā)送有用數(shù)據(jù)信息。從而數(shù)據(jù)傳到節(jié)點(diǎn)C之后節(jié)點(diǎn)D還是處于喚醒狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。由于采用了未來(lái)請(qǐng)求發(fā)送機(jī)制，協(xié)議需要增加一個(gè)FRTS分組傳輸?shù)臅r(shí)間，該方法提高了系統(tǒng)吞吐量和實(shí)時(shí)性，但是多了一些控制消息，相應(yīng)地要消耗能量。第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

18、數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)滿緩沖區(qū)優(yōu)先滿緩沖區(qū)優(yōu)先：當(dāng)節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)快滿時(shí)，節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的RTS分組不回復(fù)CTS，而是立即向緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)的接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS，建立連接之后發(fā)送數(shù)據(jù)，以減輕緩沖區(qū)負(fù)載。如前頁(yè)中的b所示，節(jié)點(diǎn)B向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送RTS，而節(jié)點(diǎn)C因?yàn)榫彌_區(qū)滿不回復(fù)一個(gè)CTS分組，而是向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送RTS以求數(shù)據(jù)傳輸。這種方法在一定程度上減少了早睡問(wèn)題的發(fā)生概率，并可控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)載流量，但在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過(guò)大時(shí)更容易發(fā)生沖突。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)Sift協(xié)議協(xié)議對(duì)CSMA/CA機(jī)制進(jìn)行修改，競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小是原本就設(shè)定好的，采用非均勻概率來(lái)決定是否發(fā)送數(shù)據(jù)，它具

19、有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于空間的競(jìng)爭(zhēng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于空間的競(jìng)爭(zhēng)。一般來(lái)說(shuō)，許多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)都在某一區(qū)域放置了多個(gè)節(jié)點(diǎn)，利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到同一事件來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性。這種冗余數(shù)據(jù)的發(fā)生將導(dǎo)致鄰居節(jié)點(diǎn)間相互搶占信道，從而造成基于空間的競(jìng)爭(zhēng)。（2）基于事件的報(bào)告方式基于事件的報(bào)告方式。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，并非所有的節(jié)點(diǎn)都需要報(bào)告事件，匯聚節(jié)點(diǎn)只需接收到所發(fā)生事件的相關(guān)信息即可。（3）感知事件的節(jié)點(diǎn)密度的自適應(yīng)調(diào)整感知事件的節(jié)點(diǎn)密度的自適應(yīng)調(diào)整。大量的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)接收到同一事件后，隨著目標(biāo)的移動(dòng)或者時(shí)間的推移，傳感器網(wǎng)絡(luò)感知到事件的節(jié)點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，從而能夠更好地觀測(cè)目標(biāo)

20、事件。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)SMACS協(xié)議協(xié)議1）基本思想）基本思想 SMACS協(xié)議假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠在多個(gè)載波頻點(diǎn)上進(jìn)行切換，該協(xié)議將每個(gè)雙向信道定義為兩個(gè)時(shí)間段，這類似于TDMA機(jī)制中分配的時(shí)隙。 SMACS協(xié)議是一種分布式協(xié)議，允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)集發(fā)現(xiàn)鄰居并進(jìn)行信道分配。 由于鄰近節(jié)點(diǎn)分配的時(shí)隙有可能產(chǎn)生沖突，為了減少?zèng)_突的可能性，每個(gè)鏈路都分配一個(gè)隨機(jī)選擇的頻點(diǎn)，相鄰的鏈路都有不同的工作頻點(diǎn)。 當(dāng)鏈路建立后，節(jié)點(diǎn)在分配的時(shí)隙中打開(kāi)射頻部分，與鄰居進(jìn)行通信，如果

21、沒(méi)有數(shù)據(jù)收發(fā)，則關(guān)閉射頻部分進(jìn)行睡眠，在其余時(shí)隙節(jié)點(diǎn)關(guān)閉射頻部分，降低能量損耗。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 2）關(guān)鍵技術(shù)：）關(guān)鍵技術(shù)：節(jié)點(diǎn)在上電后先進(jìn)行鄰居發(fā)現(xiàn)，每發(fā)現(xiàn)一個(gè)鄰居，這一對(duì)節(jié)點(diǎn)就形成一個(gè)雙向信道，即一個(gè)通信鏈路。在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的超幀中為該鏈路分配一對(duì)時(shí)隙用于雙向通信。隨著鄰居的增加，超幀慢慢地被填滿。每對(duì)時(shí)隙都會(huì)選擇一個(gè)隨機(jī)的頻點(diǎn)，減少鄰近鏈路沖突的可能。這樣全網(wǎng)很快就能在初始化建立鏈路，這種不同步的時(shí)隙分配稱為異步分配通信SMACS協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 如圖所示，假設(shè)

22、節(jié)點(diǎn)B、C、G進(jìn)行鄰居發(fā)現(xiàn)。這些節(jié)點(diǎn)在隨機(jī)的時(shí)間段內(nèi)打開(kāi)射頻模塊，在一個(gè)固定的頻點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)度的時(shí)間。如果在此監(jiān)聽(tīng)時(shí)間內(nèi)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有接收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)出的邀請(qǐng)消息，那么隨后節(jié)點(diǎn)將發(fā)送一個(gè)邀請(qǐng)消息。 圖中 ，節(jié)點(diǎn)C就是在監(jiān)聽(tīng)結(jié)束后廣播的一個(gè)邀請(qǐng)消息Type1。節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)G接收到節(jié)點(diǎn)C發(fā)出的Type1消息后，等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間，然后各自廣播一個(gè)應(yīng)答消息Type2。如果兩個(gè)應(yīng)答消息不沖突，節(jié)點(diǎn)C將接收到節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)G發(fā)來(lái)的邀請(qǐng)應(yīng)答。 節(jié)點(diǎn)C在這里進(jìn)行一個(gè)選擇，可以選擇最早到達(dá)的應(yīng)答者，也可以選擇接收信號(hào)強(qiáng)度最大的應(yīng)答者。在選擇了應(yīng)答者后，節(jié)點(diǎn)C將立即發(fā)送一個(gè)Type3消息通知哪個(gè)節(jié)點(diǎn)被選擇。此處選擇

23、最早到達(dá)的節(jié)點(diǎn)B作為應(yīng)答者，節(jié)點(diǎn)G將關(guān)閉射頻部分進(jìn)入睡眠，并在一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間后重新進(jìn)行鄰居發(fā)現(xiàn)。SMACS協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 如果節(jié)點(diǎn)C已經(jīng)選擇了鄰居，將在消息Type3中攜帶分配信息，該信息包含節(jié)點(diǎn)C的下一個(gè)超幀的起始時(shí)間。在收到該分配消息后，節(jié)點(diǎn)B將和本地的超幀起始時(shí)間進(jìn)行比較，得到一個(gè)時(shí)間偏移，并找出兩個(gè)共同的空閑時(shí)間段作為時(shí)隙對(duì)，分配給節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)C之間的鏈路。在確定了時(shí)隙對(duì)后，節(jié)點(diǎn)B選擇一個(gè)隨機(jī)的頻點(diǎn)，將時(shí)隙對(duì)在超幀中的位置信息以及選擇的頻點(diǎn)通過(guò)消息Type4發(fā)送給節(jié)點(diǎn)C。經(jīng)過(guò)這些測(cè)試信息的成功交換后，節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)C

24、之間就完成了時(shí)隙分配和頻率選擇。 在SMACS形成的網(wǎng)絡(luò)中，與超幀同步的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)子網(wǎng)，如圖3.10所示，節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)D和節(jié)點(diǎn)B、節(jié)點(diǎn)C分別組成子網(wǎng)。隨著鄰居的增加，子網(wǎng)的規(guī)模會(huì)變大，并且會(huì)和其他子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)建立鏈路，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。兩個(gè)不同子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)在建立通信鏈路時(shí)，如果超幀有重疊的空閑時(shí)段，可以為新鏈路分配時(shí)隙，則可以成功建立鏈路；否則，節(jié)點(diǎn)只能放棄并尋找其他節(jié)點(diǎn)來(lái)建立鏈路。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MACSMACS協(xié)議協(xié)議第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)3）移動(dòng)性管理）移動(dòng)性管理-EAR算法算法EAR算法定義了一種新的信令機(jī)制，主要使用4種消息，建立移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和靜止節(jié)

25、點(diǎn)之間通信鏈路的機(jī)制主要有以下步驟：（1）靜止節(jié)點(diǎn)會(huì)每間隔固定個(gè)超幀發(fā)送一次BI消息，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到靜止節(jié)點(diǎn)的BI消息后將開(kāi)始連接過(guò)程。（2）靜止節(jié)點(diǎn)在接收到MI消息后需要檢查連接是否可以建立。（3）連接建立后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中會(huì)接收到新的鄰近靜止節(jié)點(diǎn)發(fā)送的BI消息，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)信道質(zhì)量選擇淘汰鄰居節(jié)點(diǎn)記錄中連接質(zhì)量較差的鄰居節(jié)點(diǎn)。SMACS協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)TRAMA協(xié)議協(xié)議：在NAMA協(xié)議的基礎(chǔ)上引入了睡眠機(jī)制，該協(xié)議的信道分配機(jī)制不僅能夠保證能量效率，而且對(duì)于帶寬利用率、延遲和公平性也有很好的支持。1）基本思想

26、TRAMA協(xié)議采用了流量自適應(yīng)的分布式選舉算法，節(jié)點(diǎn)交換兩跳內(nèi)的鄰居信息，傳輸分配時(shí)指明在時(shí)間順序上哪些節(jié)點(diǎn)是目的節(jié)點(diǎn)，然后選擇在每個(gè)時(shí)隙上的發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)。TRAMA協(xié)議由三個(gè)部分組成， 近鄰近鄰協(xié)議（協(xié)議（NP）和分配交換協(xié)議（分配交換協(xié)議（SEP）允許節(jié)點(diǎn)交換兩跳內(nèi)的鄰居信息和分配信息；自適應(yīng)選舉算法（自適應(yīng)選舉算法（AEA）利用鄰居和分配信息選擇當(dāng)前時(shí)隙的發(fā)送者和接收者，讓其他與此次通信無(wú)關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)以節(jié)省能量。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) TRAMA協(xié)議協(xié)議將一個(gè)物理信道分成多個(gè)時(shí)隙，通過(guò)對(duì)這些時(shí)隙的復(fù)用為數(shù)據(jù)和控制信息提

27、供信道。每個(gè)時(shí)間幀分為隨機(jī)接入和分配接入兩部分l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)TRAMA協(xié)議協(xié)議2）關(guān)鍵技術(shù)）關(guān)鍵技術(shù)（1）NP協(xié)議。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)失效或者新節(jié)點(diǎn)加入等現(xiàn)象存在，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓趧?dòng)態(tài)地變化，TRAMA協(xié)議需要適應(yīng)這種變化。（2）分配交換協(xié)議（SEP）。分配交換協(xié)議用于建立和維護(hù)發(fā)送者和接收者選擇時(shí)隙要分配的信息。首先每個(gè)節(jié)點(diǎn)生成分配信息，然后通過(guò)廣播實(shí)現(xiàn)分配信息交換和維護(hù)。l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) 為了提高能量效率，TRAMA盡可能地讓節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)，通過(guò)重用已經(jīng)分配但

28、未使用的時(shí)隙來(lái)提高帶寬利用率。在分配接入周期任一給定的時(shí)隙t中，任一節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)是由該節(jié)點(diǎn)的兩跳鄰居信息和該節(jié)點(diǎn)的一跳鄰居發(fā)布的分配信息來(lái)確定的，有發(fā)送、接收、睡眠三種中的一個(gè)狀態(tài)。TRAMA協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于分配的MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)型競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議協(xié)議能很好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的變化，可以更靈活地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，無(wú)須精確的時(shí)鐘同步機(jī)制，較易實(shí)現(xiàn)；但存在能量效率不高的缺點(diǎn)，如沖突重傳、空閑監(jiān)聽(tīng)、串?dāng)_、控制開(kāi)銷引起的能量消耗分配型分配型MAC協(xié)議協(xié)議將信道資源按時(shí)隙、頻段或碼型分為多個(gè)子信道，各個(gè)子信道之間無(wú)沖突，互不干擾。數(shù)據(jù)包在

29、傳輸過(guò)程中不存在沖突重傳，所以能量效率較高。此外，在分配型MAC（如TDMA）中，節(jié)點(diǎn)只在分配給自己的時(shí)隙中打開(kāi)射頻部分，其他時(shí)隙關(guān)閉射頻部分，可避免冗余接收，進(jìn)一步降低能量損耗。但是分配型MAC協(xié)議通常需要在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)形成簇，不能靈活地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化混合型混合型MAC協(xié)議協(xié)議根據(jù)通信情況自適應(yīng)的采取競(jìng)爭(zhēng)方式或分配方式l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議混合型MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)1）基本思想ZMAC協(xié)議是一種混合型MAC協(xié)議，采用CSMA機(jī)制作為基本方法，在競(jìng)爭(zhēng)加劇時(shí)使用TDMA機(jī)制來(lái)解決信道沖突問(wèn)題。ZMAC引入了時(shí)間幀的概念，每個(gè)時(shí)間幀又分為若干個(gè)時(shí)隙。在ZMAC中，

30、網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一個(gè)時(shí)隙分配的DRAND算法。在時(shí)隙分配完成后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在時(shí)間幀中擁有一個(gè)時(shí)隙。分配了時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)成為該時(shí)隙的所有者，所有者在對(duì)應(yīng)的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)最高。ZMAC協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議混合型MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)2）關(guān)鍵技術(shù) 在網(wǎng)絡(luò)部署階段，節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)以后ZMAC協(xié)議將順序執(zhí)行以下步驟：鄰居發(fā)現(xiàn)時(shí)隙分配本地時(shí)間幀交換全局時(shí)間同步。在網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過(guò)程中，除非網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，否則節(jié)點(diǎn)不會(huì)重復(fù)上述步驟，避免浪費(fèi)能量。（1）鄰居發(fā)現(xiàn)和時(shí)隙分配。（2）本地時(shí)間幀交換。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在分配了時(shí)隙后需要定位時(shí)間幀，常規(guī)的方法就是所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都保

31、持同步，并且所有的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間幀都相同，也就是具有同樣的起始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。ZMAC協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議混合型MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)3）傳輸控制 在網(wǎng)絡(luò)的初始化階段完成之后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都同步到了一個(gè)全局的時(shí)鐘，并且都擁有了自己的時(shí)間幀和時(shí)隙，可以對(duì)外提供服務(wù)。在ZMAC協(xié)議下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以工作在兩個(gè)模式：低沖突級(jí)別和高沖突級(jí)別。4）局部同步 由于使用了載波偵聽(tīng)和擁塞退避機(jī)制，在發(fā)生時(shí)鐘錯(cuò)位的情況下，ZMAC協(xié)議比TDMA協(xié)議有更強(qiáng)的生命力，在完全失去時(shí)鐘同步的情況下，ZMAC退化為CSMA協(xié)議。在低的沖突情況下，ZMAC可以不需要時(shí)鐘同步，此時(shí)協(xié)議的性能和CS

32、MA相仿。在高沖突的情況下，ZMAC協(xié)議需要在時(shí)間同步的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)HCL。ZMAC協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議混合型MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)MINA是一種基于跨層設(shè)計(jì)的大規(guī)模無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通常由數(shù)百個(gè)低電量低運(yùn)算能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中還有一些基站節(jié)點(diǎn)，基站通常具有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，并具有充足的能量。在MINA架構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)分為三種類型：u大量靜止的低容量（內(nèi)存、CPU、能量）傳感器節(jié)點(diǎn)；u少量手持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；u靜止的大容量基站節(jié)點(diǎn)。MINA協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議混合型MAC第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì) MINA架構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是以層的形式來(lái)組織的，距離基站跳數(shù)相同的節(jié)點(diǎn)組成一層。第一層節(jié)點(diǎn)距離基站跳數(shù)為1，第二層節(jié)點(diǎn)距離基站跳數(shù)為2，依次類推，如圖3.16所示，網(wǎng)絡(luò)共有三層。 根據(jù)距離基站的跳數(shù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰居也可以分為三類，即內(nèi)部鄰居內(nèi)部鄰居、同等鄰居同等鄰居、外部鄰居外部鄰居。距離基站跳數(shù)比本地更小的鄰居為內(nèi)部鄰居，跳數(shù)相同的鄰居為同等鄰居，跳數(shù)更大的鄰居為外部鄰居。MINA協(xié)議協(xié)議l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議混合型MAC第三章 無(wú)線傳