86、低功耗802.15.4无信标传感器网络关联过程优化

低功耗802.15.4无信标传感器网络关联过程优化

在无线传感器网络（WSN）的应用中，基于 IEEE 802.15.4 标准构建网络是一个极具吸引力的选择，因为该标准支持低功耗、低数据速率的无线通信。不过，目前多数研究着重于网络的运行阶段，而对包含 802.15.4 关联过程的初始阶段关注较少。接下来，我们将深入探讨如何优化低功耗 802.15.4 无信标传感器网络的关联过程。

1. 802.15.4 标准概述

IEEE 802.15.4 低速率无线个人区域网络标准规定了物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）协议，确保无线连接的同时，保证“易于安装、可靠的数据传输、短距离操作、极低的成本和合理的电池寿命”。结合 ZigBee 和 WirelessHART 规定的应用层协议，它在无线传感器网络领域被视为一个有前景的选择，在工业、监测和控制应用中越来越受欢迎。

802.15.4 具有以下重要特性：
- 每个个人区域网络（PAN）有且仅有一个 PAN 协调器，通常由市电供电，可作为数据汇聚节点。
- 支持信标模式和无信标模式。信标模式下，定期广播信标以维持超帧结构，满足低延迟或带宽要求；无信标模式则避免了这种开销，适用于对同步、带宽或延迟要求较低的应用，如环境监测或科学数据收集。
- 网络拓扑支持星型和对等拓扑，对等拓扑更适合 WSN，因为它能实现更大、更复杂、更健壮和灵活的网络结构。

在低功耗 WSN 部署中，传感器节点通常由电池供电或采用能量收集技术，因此节能是关键问题。然而，802.15.4 的节能机制仅适用于信标模式，无信标网络缺乏相应的节能措施。不过，结合传感器 MAC 协议或更高级的睡眠调度解决方案，无信标 802.1