60、无线传感器网络与HSDPA系统的协议及算法研究

无线传感器网络与HSDPA系统的协议及算法研究

1. PR - MAC协议介绍

1.1 PR - MAC协议优势

PR - MAC是一种面向路径的实时MAC协议，用于无线传感器网络（WSN）。该协议具有诸多优势，其控制延迟与节点到汇聚节点的距离呈线性关系，邻居节点唤醒偏移的有意扩展会引起该线性关系的微小变化。这种较小的控制延迟使网络能够通过改变工作模式，快速适应不同类型的事件。

1.2 初始化周期

PR - MAC需要一个初始化周期来为事件构建特殊通道。在初始化期间，数据消息通过公共通道传输。初始化事件的数据传输不会干扰已拥有特殊通道的事件。此期间的数据传输延迟是可接受的，且小于DMAC中的平均数据延迟。以监控移动目标的应用为例，在目标进入和离开传感范围的时间段内，传感器节点会周期性地检测目标。在事件的初始化阶段，WSN的目的只是检测目标；初始化完成后，WSN要对事件做出反应，此时对实时性的要求更为严格，同时协议的执行也进入稳定状态。

1.3 能耗分析

在能耗方面，PR - MAC每个工作周期比传统协议多一次唤醒。一次低功耗监听唤醒需要3ms时间和5.75mW功率。当工作周期为50s且网络中无数据传输时，PR - MAC比其他协议最多多消耗0.4%的功率；当有数据传输时，由于节省了RTS/CTS交换，额外的能耗可以忽略不计。

1.4 实验验证

研究人员在ns - 2模拟器上实现了PR - MAC的原型，并修改了ns - 2模拟器中的路由协议以支持其执行。通过将其与具有自适应监听功能的S - MAC进行性能对比实验，设置WSN的工作周期为100ms，占空比为10%，使