无线传感器网络的MAC协议

LAN的数据链路层

按功能划分为LLC和MAC

分解目的：分离与硬件相关/无关的部分，降低复杂度

LLC：与介质、拓扑无关

MAC：与介质、拓扑相关

数据链路层--MAC子层

负责对物理媒体的使用进行控制

主要功能：封装数据成帧，实现和维护MAC协议，位差错检测，寻址

数据链路层--LLC子层

面向数据帧的传输控制层

主要功能：建立和释放逻辑链接，提供接口，差错控制，给帧加序号

LAN MAC机制--CSMA/CD

带有冲突检测的载波侦听多路访问

工作流程：先听后发，边听边发，一旦冲突，立即停止，等待时机，然后再发，

无线MAC的基本知识

WSN MAC协议的功能

建立基础结构，不同节点之间合理使用带宽等网络资源，错误控制、节能模式

WSN MAC协议的考虑因素

节能，可扩展，网络效率（依次递减）

WSN MAC层的能量浪费因素

碰撞重传，串音，空闲侦听，控制消息（太多）

WSN MAC层的节能策略

尽量处于休眠，减少不需要接收分组，减少碰撞，减少控制开销

WSN MAC层的分类

分布式和集中式？单一信道和多个信道？随机访问和时分复用信道？

基于竞争的MAC协议

IEEE 802.11 MAC: CSMA/CA协议

低占空比协议和唤醒概念

S-MAC协议

假设条件：数据传输量少，协作完成共同的任务，网内处理减少数据通信量，能够容忍一定的通信延迟。

设计目标：减少能耗，提供扩展性。

耗能方面：碰撞重传、串音、空闲侦听、控制消息

主要机制：周期性侦听/睡眠，空闲侦听、流量自适应侦听、消息分割和突发传递

Sift MAC协议

应用：事件驱动的网络应用

出发点：空间、时间相关性，非所有需要报告事件

目标：N个节点检测到，最短时间内有R个无冲突发送事件消息。

基于时分复用的MAC协议

优点：TDMA没有竞争引起的碰撞重传等开销，节点在不属于自己时隙进入休眠状态以节省能源。

缺点：难于调整帧的长度和时隙的分配，不能很好处理节点移动和节点失效的情况。

基于分簇的MAC协议

簇头负责分配时槽，收集和处理簇内传感器发来的数据，并将数据发送给会聚节点

DEANA MAC协议

调度访问阶段和随机访问阶段

控制时槽和数据传输时槽

评价：减少串音/同步要求高

基于TDMA--TRAMA协议（调度交换协议）

基本思想：两跳内，分布式选举

时间：随机访问周期和调度访问周期

邻居协议：充分交换节点的邻居信息，节点独立计算优先级

CSMA/CA和CDMA结合的MAC协议

两个信道

两个模块：链路侦听和数据收发