文档介绍：无线传感器网络的MAC协议MAC协议概述无线传感器网络的MAC层协议决定了如何使用无线信道进行通信,以确保不同节点在同一时间进行消息收发时不会造成碰撞。降低能耗:MAC协议应在保持正常通信的前提下尽量降低设备的忙闲比。可扩展性:MAC协议必须能够适应无线传感器网络拓扑结构的动态变化。错误处理:MAC协议必须避免那些已知的和可能出现的错误情况,以保证通信的可靠。CSMA机制CSMA机制(虚拟载波监听)虚拟载波监听源站将还需占用信道的时间在MAC帧头字段“持续时间”中指示给所有其他站,其他站会在这段时间都停止发送数据。“虚拟”是指其他站未真正监听信道,而是检测源站发送帧中的“持续时间”才不发送数据。当一个站检测到正在信道中传送的MAC帧首部的“持续时间”字段时,workAllocationVector)。NAV指出了必须经过多少时间才能完成数据帧的这次传输,才能使信道转入到空闲状态。CSMA机制CSMA机制的原则先听后讲信道空闲则发送边听边讲发送信号时不断检测信道是否碰撞碰撞即停信道发生碰撞,则停止发送退避重传多次碰撞,放弃发送最多重传16次CSMA机制CSMA机制中的三种IFSSIFS(ShortIFS):最短帧间隔,优先级最高,用于需要立即响应的服务,如ACK帧、CTS帧等。PIFS(PCFIFS):点协调模式下节点使用的帧间隔,用来获得在无竞争周期启动时访问信道的优先权。DIFS(DCFIFS):分布式协调模式下节点使用的帧间隔,用以发送数据帧和管理帧。CSMA机制MAC层“隐藏节点”效应如只使用CSMA机制,侦听到信道“闲”可能结果不正确,由于:----发送方侦听不到:A,C不能互相听到,中间有障碍物、信号衰减,A、C于是都发给B,B处此时会产生冲突。----C在发送,由于信号传输衰减,传到A处时,A听不到,A以为听到信道闲,也发,接收站B处此时产生冲突。隐终端是指在接收者的通信范围内而在发送者通信范围外的终端。SMA/CA:CSMAwithCollisionAvoidance冲突避免:增加RTS-CTS交互CSMA/CA:信道预约发送站:发出短的RTS帧(requesttosend)预约信道接收站:应答短的CTS帧(cleartosend)同意预约CTS为发送站保留信道,起了通知其它(可能隐蔽的)站点的效果避免了隐蔽站点造成的冲突MAC层CSMA/CA机制CSMA机制MAC层CSMA/CA机制CSMA机制数个节点进入退避阶段,如选择的退避时间一致,有可能会发生碰撞,CSMA采用二进制指数退避机制规避再次碰撞。确定基本退避时间(基数),一般定为2T,即一个竞争窗口定义K为重传次数,K=min[重传次数,10]从集合[0,1,2,···,2k-1]中,随机取出一个数R,令退避时间为t=R×2T如数据帧在重传16次后仍无法成功发送,则认为传输失败并报告给高层协议MAC层能耗来源射频模块处于活动状态会消耗大量的能源。这是节点能量消耗的最主要来源,射频收发器处于接收模式时消耗的能量比其处于待命模式多两个数量级。为避免冲突,节点也需要不断的侦听信道,查询信道是否被占用。空闲侦听的代价也是很大的。空闲侦听(Idlelistening)碰撞冲突(Collision)MAC层能耗来源两个以上节点在同时向一个节点发送数据帧,目的点发生数据冲突,信号相互干扰,数据帧被破坏,源节点需重新发送。发送和接收错误数据的能量被损耗,造成了能量浪费和信息延迟。利用RTS/CTS握手机制可解决冲突问题,但带来额外的协议开销。