46、无线传感器网络中的高效协议与节点部署策略

无线传感器网络中的高效协议与节点部署策略

1. 基于竞争的MAC协议

在无线传感器网络（WSNs）中，基于竞争的MAC协议有着独特的特点。在这类协议里，介质访问是分布式的，节点访问介质时没有中央协调机制。这些协议大多遵循载波侦听多路访问（CSMA）的操作模式，结合握手信号和退避机制来避免冲突。以下是几种常见的基于竞争的MAC协议：
- 传感器MAC协议（S - MAC） ：该协议专为WSNs设计，旨在减少能量损耗。其基本思想是通过本地管理的同步和基于这些同步的周期性活跃 - 休眠调度。传感器节点会周期性地进入固定的监听/休眠周期，一个时间帧基本分为监听时段和休眠时段两部分。只有在监听时段，传感器节点才能与其他节点通信并发送控制包，如SYNC、RTS（发送请求）、CTS（清除发送）和ACK（确认）。通过交换SYNC包，相邻节点可以同步；使用RTS/CTS交换，两个节点可以相互通信。S - MAC协议通过休眠和唤醒技术有效节省了能量，简化了网络实现，并通过休眠调度公告避免了时间同步开销。但它的休眠和监听时段是预先定义且固定的，在可变流量条件下会降低传输效率。
- 超时MAC协议（T - MAC） ：T - MAC采用基于竞争的方案，是对S - MAC协议的改进，使活跃节点能够进行自适应占空比操作。节点唤醒后与附近节点进行广播，然后切换到休眠模式，直到下一帧开始。当在时间阈值TA内没有激活事件发生时，监听时段结束。该协议能处理可变流量负载，对于低数据速率应用具有较高的能量效率。不过，与S - MAC协议相比，T - MAC的传输延迟更高。
- 伯克利MAC（Berkeley MAC）