無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高效的MAC協(xié)議研究
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一般來說，每個節(jié)點都有一個常規(guī)的休眠周期，即沒有數(shù)據(jù)收發(fā)情況下的休眠周期。自適應(yīng)前導(dǎo)技術(shù)，在常規(guī)的休眠周期中引入一些臨時性的休眠調(diào)度，但臨時調(diào)度行為不會干擾節(jié)點固有的休眠調(diào)度周期。圖5為某個節(jié)點的實際休眠調(diào)度周期圖，其中每個slot為一個正常的休眠周期。節(jié)點在slot1收發(fā)完數(shù)據(jù)后休眠；在slot2醒來，發(fā)現(xiàn)隊列長度大于QImax，查看鄰居休眠表后再轉(zhuǎn)入休眠；若干時間后醒來發(fā)送前導(dǎo)，與接收端完成數(shù)據(jù)傳輸后，再次進(jìn)入休眠。在slot3醒來后，為等待接收端的hello消息而長時間監(jiān)聽信道，直至slot4完成傳輸后休眠；在slot5仍按時醒來。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/162172.htm
由于晶振頻率的不一致，各節(jié)點會有計時上的誤差，即時鐘偏移，需要進(jìn)行同步。節(jié)點在所發(fā)送的每個hello消息中都包含最近一次按常規(guī)調(diào)度醒來的時間，并在hello包上打上發(fā)送時間戳。收到hello消息的節(jié)點將包中的發(fā)送時間戳加上hello消息的發(fā)送延遲(消息長度／發(fā)送速度)，得到鄰居節(jié)點的當(dāng)前時鐘值(忽略信號傳播時間)。節(jié)點將自己的當(dāng)前時鐘值減去鄰居節(jié)點的當(dāng)前時鐘值，得到相對于該鄰居節(jié)點的時鐘偏移量。為減小估計誤差，可對最近n次的時鐘偏移量取算術(shù)平均值，作為當(dāng)前時刻相對于該鄰居節(jié)點的時鐘偏移。
各節(jié)點通過與鄰居節(jié)點交換hello消息，獲得與鄰居節(jié)點的時鐘偏差，并以此修正鄰居休眠調(diào)度表。由于每個節(jié)點的調(diào)度周期相同，所以鄰居休眠調(diào)度表中只記錄每個鄰居最近一次常規(guī)調(diào)度醒來的時間。
2．3 競爭信道
在RI-MAC中，接收端接收完一幀后發(fā)送的beacon消息有兩個作用，一是告知數(shù)據(jù)接收完畢，二是詢問是否還有節(jié)點要向它發(fā)送。因此，正在通信的接收端具有優(yōu)先使用信道的權(quán)利，這在某些情況下會導(dǎo)致接收節(jié)點長時間占用信道。例如在一個樹型網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點都要向樹根傳輸數(shù)據(jù)，越靠近樹根的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)壓力越大。假如有兩個靠近樹根的節(jié)點是鄰居，就可能出現(xiàn)一個節(jié)點長時間占用信道，而另一個節(jié)點長時間無法接收數(shù)據(jù)的情況。
取消beacon消息的第二個作用可以較好地避免這個問題，即當(dāng)一個節(jié)點接收完數(shù)據(jù)后放棄信道，然后所有節(jié)點重新競爭信道，這會使網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸更均衡。
2．4 消息格式
Hello包在IEEE 802．1 5．4的beacon幀基礎(chǔ)上設(shè)計，如圖6所示。其中，幀長度、FCF(Frame Control Field)和FCS(Frame Check Seq-uence)為原有的域。Hello消息增加了用于標(biāo)記幀功能的H域、接收節(jié)點和發(fā)送節(jié)點ID，記錄最近一次常規(guī)調(diào)度醒來時間的sys域和hello包發(fā)送時間戳time-stamp。
節(jié)點發(fā)送的hello消息(查詢是否有發(fā)送給自己的數(shù)據(jù))中Dst及BW域為空，發(fā)生沖突后填入KBW值，確認(rèn)傳輸成功的hello幀中填入Dst域，防止其它節(jié)點向其傳輸數(shù)據(jù)。H域的第一位(0／1)標(biāo)識該幀是接收節(jié)點發(fā)送的探詢Hello消息還是響應(yīng)發(fā)送端前導(dǎo)的hello消息，第二位(0／1)標(biāo)識該幀中BW域是否有效，第三位(0／1)標(biāo)識該幀中Dst域是否有效，其余位置0。
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