SE-MAC:一种节能的水下传感器网络MAC协议

由于水下传感器网络能量非常有限,所以研究节能的水下传感器网络通信协议具有非常重要的现实意义。为了节省数据传输过程中消耗的能量,文中在S-MAC协议的基础上,设计了一种新的节能MAC协议,在数据传输过程中,通过引进CA-ACK自适应机制,根据信道情况,自动选择No-ACK或Imm-ACK机制,通过减少ACK确认帧的数量,减少能量的消耗。理论分析和仿真实验结果表明,SE-MAC协议有效地减少了数据传输中的能量消耗,同时也提高了网络的吞吐量。     

M-TDMA:基于TDMA协议的高效水下传感器网络MAC协议

TDMA是基于固定分配的MAC协议,网络中不需要控制信息就能避免节点间出现的数据碰撞问题,是一种简单而成熟的信道分配机制。由于水下传感器网络的高延时和网络传输的易干扰性,使得水下传感器网络信道的传输效率较低。文中提出一种新型的水下无线传感器网络数据发送传输协议(M-TDMA),解决传统TDMA协议水下信道利用率不高的问题。同时还对网络进行拓扑扩展,拓展了网络的实际应用范围,以及制定了可行的网络时钟同步机制。仿真实验表明,该协议能有效提高水下信道的利用率,具有更好的性能。     

移动水下传感器网络动态TDMA协议

介质访问控制(MAC)问题是水下传感器网络(UWSN)研究的热点问题之一,其协议设计的主要挑战是水下网络的信号传播延迟太高带来冲突的“时空不确定性”现象—来自不同站点的帧是否冲突不仅取决于他们的发送时间,还取决于这两个站点的位置.因此总结了水下MAC协议的最新研究成果,提出了一个基于位图协议的动态水下TDMA协议,适用于节点能够局部运动的动态水下网络.该协议利用水下特殊的“时空不确定性”现象减少信道空闲,提高能量效率和传输效率.最后,通过仿真实验验证了协议的可用性和效率.     

一种高效自适应的无线传感器网络MAC协议

结合动态能量管理机制,对AC-MAC协议更合理地控制无线收发器的状态转换次数,即在保证了低延迟和高吞吐量的同时,又减少了潜在的能量消耗.     

一种新的无线传感器网络MAC协议

针对SMAC协议退避机制的缺陷,提出一种新的MAC协议——自适应SMAC。在SMAC的基础上引入指数退避机制,引用马尔可夫分析模型对退避关键性能参数进行理论分析,根据分析结果引入信道忙计数器。使节点能根据该计数器估计信道的拥塞程度,自适应地改变竞争窗I：1大小以减少碰撞,提高能量效率和吞吐率。仿真结果表明,新方案的能量效率和吞吐率相对于SMAC有明显提高。     

一种异步自适应无线传感器网络MAC协议

针对无线传感器网络低能耗、低延时的特点,提出一种异步自适应MAC协议:AA-MAC.该协议缩短了无线传感器网络MAC协议中异步唤醒方式的前导帧长度,同时采用自适应监听来减少数据发送延时.通过在NS2上的仿真模拟比较,发现AA-MAC相对于同类型的MAC协议有更好的节能效果和更短的延时,因此AA-MAC能更适合无线传感器网络的要求.     

基于异构竞争窗口优化的水下传感器网络MAC协议

传统水下传感器网络的MAC协议具有能耗过大、带宽资源不足等缺点,通过研究基于竞争窗口CW(Contention Win-dow)的CW-MAC协议无法完全保障信道利用公平性的缺陷,提出了两种基于异构竞争窗口优化策略的HCW-MAC协议,根据传感器节点的欧式距离差异对各节点所分配CW值的进行优化调整.本文采用NS-3仿真平台对CW-MAC与HCW-MAC协议分别进行了仿真比较,仿真结果验证了HCW-MAC协议的吞吐量与能耗性能均优于传统的CW-MAC协议.     

一种改进的无线传感器网络MAC协议

本文在S-MAC协议的基础上,提出了一种适用于大型监测网络的能量有效的MAC协议.经过分析表明,改进的协议在满足延迟的条件下,能够有效的降低能量消耗.     

无线传感器网络MAC协议进展

MAC协议是无线传感器网络协议的重要组成部分,网络的性能（如吞吐量、容量、时延及功耗等）依赖于所采用的MAC协议,也是无线传感器网络设计研究的主要技术难点之一。该文指出了无线传感器网络MAC协议设计的主要问题．对几种典型的MAC协议进行了分析和研究,并分析研究了无线传感器网络MAC协议的研究与应用方向。     

一种无线传感器网络MAC协议优化算法

在无线传感器网络中,各节点采集的信息以多跳的方式传送到汇聚点.从各节点到汇聚点形成一棵以汇聚点为根的传输树.文中在对无线传感器网络传输特点分析的基础上,剖析了基于CSMA/CA(载波多路监听/冲突避免)的MAC协议在树状结构无线传感器网络中的弊端,提出了一种基于CSMA/CA的MAC协议优化算法.算法基于节点在传输树中的位置信息调整其MAC信道接入分配,将CSMA/CA采用的各节点均等竞争信道的方法优化为各节点依据在传输树中的位置情况竞争信道的方式,这一优化提高了节点公平性,使MAC信道接入分配与树状结构的无线传感器网络传输特点相契合,解决了基于CSMA/CA的MAC协议与树状结构无线传感器网络不匹配的问题,从而减少了信道资源浪费,提高了网络传输效率,降低了能耗.实验结果表明该算法在网络丢包率、吞吐量和能耗方面的性能均有较大改进.     

基于Aqua-Sim的水声传感器网络MAC层协议分析

分析了水声传感器网络中MAC层协议的特点和分类.利用基于NS2的Aqua-Sim水声网络仿真模拟软件仿真了Broadcast MAC协议和R-MAC协议在五个节点的集中式拓扑结构的水声传感器网络中的传输过程,分析比较了两种协议在平均数据包延时、平均能量消耗以及平均吞吐量上的异同.得出在集中式拓扑结构的水声传感器子网中,Broadcast MAC协议更适合于要求较高吞吐量的应用环境,而R-MAC协议更适合于在能量消耗方面有严格要求的应用环境.     

一种低延时的无线传感器网络MAC协议

针对典型无线传感器网络X-MAC协议在多跳环境下累积延迟问题,提出一种具有低时延的Ex-MAC协议。利用管理邻居节点工作周期和虚通道算法,使得虚通道中的所有节点近似于同步,从而减少数据传输延迟,而且不需要交换同步控制帧。仿真结果与X-MAC协议相比,减少了端到端的延迟和数据包冲突的几率,提高了网络的吞吐量。     

一种低能耗低延时的无线传感器网络MAC协议

传感器网络中数据从多个源节点向sink节点的转发形成数据汇集树,针对此汇集树提出低能耗低延时的LD MAC（Low Delay MAC）协议,解决以往MAC协议中能耗和延时的矛盾问题。LD MAC一方面采用异步duty cycle机制降低能耗,另一方面,从源到sink节点的转发路径上的节点逐个推迟帧的发送起始时间,依次进行接收与发送,减少数据在传输过程中的延时。分析和实验表明LD MAC较好地解决了能耗和延时的矛盾问题。     

一种多信道混合方式的无线传感器网络MAC协议

为了提高无线传感器网络的吞吐量,降低时延,本文设计了一种多信道MAC协议——MCHMAC。它采用调度和竞争访问机制相结的混合方式来传输信息,通过动态调整节点的活跃与睡眠状态的时长来节省能量。MCHMAC使用信道状态估计算法对信道进行评估,利用信道调度表来为节点调度状态最优的信道。仿真实验结果证明,本协议提高了吞吐量,降低了网络时延。     

水声传感器网络MAC协议的能效分析与仿真

为了研究水下传感器网络多址接入(MAC)协议的能量损耗,在集中式拓扑结构下,对ALOHA和MACAW两种协议的能量效率进行了理论分析,并通过Matlab进行了仿真。结果表明:通过改进的MA-CAW协议在网络节点数较多,数据到达率较高,数据包较大的网络中比ALOHA协议具有更高的能量效率。     

一种基于空间相关性的无线传感器网络MAC协议

在大规模无线传感器网络中传输的监测数据具有较大的空间相关性,数据的传输存在一定冗余.如何有效的减少冗余数据的传输来改善网络性能成为一个重要的研究课题.本文以环状空间相关性模型为基础,从节点的筛选策略研究入手,提出一种能量高效的无线传感器网络MAC协议SEMAC.SEMAC协议采用信号强度优先的节点选择算法和冲突避免机制...     

A wireless sensor networks MAC protocol for real-time applications

Wireless sensor networks (WSN) are designed for data gathering and processing, with particular requirements: low hardware complexity, low energy consumption, special traffic pattern support, scalability, and in some cases, real-time operation. In this paper we present the virtual TDMA for sensors (VTS) MAC protocol, which intends to support the previous features, focusing particularly on real-time operation. VTS adaptively creates a TDMA arrangement with a number of timeslots equal to the actual number of nodes in range. Thus, VTS achieves an optimal throughput performance compared to TDMA protocols with fixed size of frame. The frame is set up and maintained by a distributed procedure, which allows sensors to asynchronously join and leave the frame. In addition, duty cycle is increased or decreased in order to keep latency constant below a given deadline. Therefore, a major advantage of VTS is that it guarantees a bounded latency, which allows soft real-time applications.

An asynchronous MAC protocol for wireless sensor networks

The MAC protocol for wireless sensor network plays a very important role in the control of energy consumption. It is a very important issue to effectively utilize power under the condition of limited energy. The most energy-wasting part of the MAC protocol for wireless sensor network is at the idling condition. Therefore it is crucial for power saving to be able to turn off the signal transducer of the wireless network when the equipment is idling. Pattern-MAC (PMAC) allows sensors that did not transfer for a long period of time to quickly enter a dormant state, so that the problem of sensor overhearing can be greatly improved, and the whole network structure can fully respond to the actual transfer rate without too much energy consumption, but this type of design requires precise time synchronization mechanism. Achieving time synchronization is a very energy consuming and very expensive mechanism in the sensor network structure, achieving the goal is coupled with excess energy consumption and reduction of the lifespan of the sensor. Additionally, the exchange action with the neighboring pattern after each cycle, not only generates additional energy consumption for data transfer, but is also accompanied by factors such as competition, collision and pattern exchange failure. We propose an asynchronous MAC protocol (AMAC) in this paper and expect to improve the problem of energy wasting and time synchronization due to sleeping schedule exchange under the PMAC basic protocol.     

基于功率控制的无线传感器网络MAC协议研究

本文提出了一种无线传感器网络自适应功率控制MAC协议APC-SMAC。APC-SMAC协议首先通过建立基于最优邻居节点数的功率调度表,提高信道利用率,减少通信能耗,另一方面对干扰节点发送反馈帧控制其进入睡眠,从而提高了网络数据吞吐量,减少了网络延迟。实验结果表明该协议在网络吞吐量、网络时延和平均能耗上均有了较大的提高。     

Performance analysis of an adaptive,energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks

We propose an adaptive and energy-efficient TDMA-based MAC protocol that significantly reduces energy consumption in the network, while efficiently handling network traffic load variations and optimizing channel utilization through a timeslot stealing mechanism and a timeslot reassignment procedure. We have analytically derived the average delay performance of our MAC protocol, with and without the timeslot stealing mechanism. Our delay model, validated via simulations, shows that the timeslot stealing mechanism can substantially improve the protocol throughput in scenarios with varying and asymmetric traffic patterns. Evaluation results show that the timeslot reassignment procedure is efficient in handling the longer timescale changes in the traffic load, while the timeslot stealing mechanism is better in handling the shorter timescale changes in the traffic patterns.