無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議特點與設(shè)計原則

MAC協(xié)議就是當(dāng)信道使用產(chǎn)生競爭時，如何采用有效協(xié)調(diào)機制或服務(wù)準(zhǔn)則來分配信道的使用權(quán)。

MAC協(xié)議：以一定的順序和有效的方式分配節(jié)點訪問媒體的規(guī)則。

MAC協(xié)議的功能：決定終端通過何種方式接入介質(zhì)傳送數(shù)據(jù)包，處理MAC的組織結(jié)構(gòu)及協(xié)調(diào)終端節(jié)點共享信道資源，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)源的接入、避免沖突、功率控制、QoS管理等。

選擇適當(dāng)?shù)腗AC協(xié)議，提高無線資源的使用效率，提高系統(tǒng)的容量和傳輸質(zhì)量。

由于WSN獨特的資源限制和應(yīng)用要求，設(shè)計MAC協(xié)議時，有以下幾個原則：

（1）能量有效性

由于節(jié)點一般采用電池供電，電池能量難以補充和更換，有效利用節(jié)點能量，延長網(wǎng)絡(luò)生存時間，是設(shè)計網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議要考慮的重要問題。節(jié)點能耗消耗中，無線收發(fā)電路消耗占據(jù)絕大部分，MAC協(xié)議直接控制無線收發(fā)電路，因此MAC協(xié)議的能量有效性直接影響節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的生存壽命。

（2）可擴展性

是MAC協(xié)議適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大小、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點密度不斷變化的能力。一個好的MAC協(xié)議應(yīng)具有可擴展性，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化。

（3）沖突避免

是MAC協(xié)議的基本任務(wù)。在WSN中，沖突避免的能力直接影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能、帶寬利用率以及節(jié)點的節(jié)能效果。

（4）延遲

指從發(fā)送節(jié)點向接收節(jié)點發(fā)送一個數(shù)據(jù)包需要的時間。在WSN中，延遲的重要性取決于具體的應(yīng)用要求，與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有關(guān)系。

（5）吞吐量

指在單位時間內(nèi)從發(fā)送節(jié)點到接收節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。網(wǎng)絡(luò)的吞吐量受許多因素的影響，例如沖突避免機制的有效性、信道利用率、延遲、控制開銷等。

（6）公平性

指網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點能夠平等地共享信道。對于節(jié)點間共同協(xié)作完成同一個任務(wù)，保證網(wǎng)絡(luò)性能具有重要意義。

傳統(tǒng)的MAC協(xié)議的設(shè)計目標(biāo)是最大化吞吐量、最小化時延并且提供公平性。而為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的MAC協(xié)議關(guān)注的是最小化能耗，這就決定了它要適度地減小吞吐量和增加時延。

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