异构无线传感器网络的基础层MAC协议设计

多跳分层异构无线传感器网络(WSN)包含周期性短数据和明显方向性数据流,根据该特点,设计一种异构传感器网络基础层MAC协议(GFN-MAC),以均衡降低基础层的能量消耗和时延。异构无线传感器网络基础层在分簇时使用CSMA协议,完成分簇后节点运行GFN-MAC协议,利用交错的周期倍增同步休眠调度模式,使不同层节点运行不同频率的激活/休眠周期。仿真结果表明,与完全同步和交错同步调度方案相比,GEN-MAC的通信时延和系统能耗较低,吞吐量较高。

层次无线传感器网络中骨干层MAC协议设计

针对层次无线传感器网络中骨干层数据量大、高负载的业务特点,从减少冲突碰撞概率、降低重传开销和适时休眠三个方面考虑设计了一种骨干层MAC协议(GBN-MAC)。GBN-MAC根据节点收到的RTS(Request To Send)帧和分片数据帧进行休眠,使用临时通信标识符降低分片传输的额外开销。仿真结果表明在高负载下,GBN-MAC协议能够在基本保持网络时延和吞吐量的情况下明显降低能量消耗,可以较好地满足骨干层设计要求。

无线传感网中一种基于伪随机的高效MAC协议设计

空闲侦听是影响多跳无线传感器网络部署能效和寿命的关键因素。虽然当前的睡眠/唤醒调度协议能避免简单流量模式时的空闲侦听,但无法有效消除随机路由协议的复杂流量模式所导致的空闲侦听问题。文中提出一种基于伪随机的MAC协议(MAC-PR),减少了在节点上部署大量睡眠/唤醒调度信息所产生的额外开销。MAC-PR利用伪随机发生器的种子对调度信息进行编码,然后将该种子添加到传输中的数据报文,允许各个接收器/窃听器根据种子计算出它的睡眠/唤醒调度信息。另外,MAC-PR通过额外计算有效避免了昂贵的控制报文传输成本。通过模拟及在TelosB节点上的实际部署,证明了MAC-PR可以有效消除空闲侦听问题,使得基于随机路由协议的数据报文传输具有自稳定、低延时、低成本等特征。

传感器网络中一种基于梯型休眠调度的MAC协议

如何在提供能量高效数据通信的同时满足必要的延迟需求,是无线传感器网络MAC协议面临的一大挑战。本文提出一种基于梯型休眠调度的MAC协议——LP-MAC,通过安排传输路径上的节点连续转发数据从而消除休眠延时;采用冲突避免机制和基于链路计数器的临时唤醒机制,减少兄弟节点间冲突并增加节点休眠时间,进一步提高协议能量效率。理论分析和模拟实验表明,LP-MAC协议既具有低能耗的协议特性,也能保证较低的稳定的端到端延时。

无线传感网中一种基于伪随机的高效MAC协议设计

空闲侦听是影响多跳无线传感器网络部署能效和寿命的关键因素。虽然当前的睡眠/唤醒调度协议能避免简单流量模式时的空闲侦听,但无法有效消除随机路由协议的复杂流量模式所导致的空闲侦听问题。提出一种基于伪随机的MAC协议(MAC-PR),减少了在节点上部署大量睡眠/唤醒调度信息所产生的额外开销。MAC-PR利用伪随机发生器的种子对调度信息进行编码,然后将该种子添加到传输中的数据报文,允许各个接收器/窃听器根据种子计算出它的睡眠/唤醒调度信息。MAC-PR通过额外计算有效避免了昂贵的控制报文传输成本。通过模拟及在TelosB节点上的实际部署,验证了MAC-PR可以有效消除空闲侦听问题,使得基于随机路由协议的数据报文传输具有自稳定、低延时、低成本等特征。

传感网中基于周期性数据传输的休眠调度研究(英文)

针对近年来无线传感器网络所设计的MAC协议从不同角度对S-MAC进行了改进,但均没有考虑周期性数据传输的特性这一问题,提出了基于时钟的媒介访问控制算法TB-MAC.TB-MAC根据对流量的预测和节点的历史活跃信息来计算休眠/活动周期.仿真结果表明TB-MAC比S-MAC节省了至少75%的能耗,同时获得了优于S-MAC的延迟性能.

适应观测场景变化的传感器网络休眠调度算法

针对传感器网络用于数字航道观测时从区域观测到目标跟踪转变的情形,提出一种适应观测场景变化的休眠调度算法.与已有的只考虑区域观测的休眠调度算法不同的是,提出的算法能够让节点感知目标的出现并且自适应地转换状态.仿真结果表明,适应场景变化的休眠调度算法能够在观测场景发生变化时,让更多的冗余节点休眠,从而延长了网络生命周期.

层次传感器网络的交错同步休眠调度方法研究

结合层次传感器网络中基础层的多跳分簇结构、周期性短数据为主、有明显方向性的数据流特点,提出了一种交错的周期倍增同步休眠调度方案。该方案通过让不同层节点运行不同频率的激活/休眠周期可以达到降低时延和降低能耗的目的。将该机制应用到基础层MAC协议中,仿真证明可以保证簇中上下行两个方向的数据都有较低的时延,并且在节能和降低时延的同时拥有较大的吞吐量,能够较好的满足基础层的要求。

一种无线传感器网络的自适应休眠调度算法

针对数字航道观测场景变化以及传感器节点能量有限的特点,提出一种将无线传感器网络用于数字航道观测时的自适应休眠调度算法。该算法能感知数字航道观测场景的变化,并据此调整节点的状态。仿真结果表明提出的算法与已有的休眠调度算法对比,更加适应观测场景的变化,从而延长网络生命周期。