一种基于竞争的无线传感器网络低延迟MAC协议

秦艳华，徐玉斌

(太原科技大学计算机科学与技术学院，太原030024)

无线传感器网络具有无中心、自组织、分布式控制和多跳等特点，使得传统无线网络的 MAC(Medium Access Control，MAC)协议不能满足无线传感器网络的需要。在无线传感器网络中，节点能量有限且难以补充，为保证无线传感器网络长期有效工作，MAC协议以减少能耗、最大化网络生存时间为首要设计目标[1];然而，在无线传感器网络的应用中，对于一些危险场合和紧急处理对象，需要及时采集来自监测区域内感知对象的信息，以便迅速做出准确而恰当的应急处理措施，这对无线传感器网络的实时性和延迟性能就提出了更高的要求。针对SMAC[2-3]协议进行了深入研究，在SMAC协议基础上设计了一种新的低延迟LDSMAC(Low Delay Sensor Medium Access Control，LDSMAC)协议，实现了多跳传输中延迟和吞吐量性能的优化。

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无线传感器网络MAC协议依据信道访问方式可以分为基于竞争的协议、基于调度的协议和混合协议。SMAC协议是一种典型的竞争型MAC协议。该协议基于IEEE 802.11，在多跳无线传感器网络中引入周期性侦听和睡眠的低占空比工作方式，使得节点在大部分时间里处于睡眠状态，降低了节点的能耗。但从SMAC协议的工作机制可以看出，SMAC协议虽然大大节省能量，却是以牺牲延迟和吞吐量为代价的。

B-MAC[4]协议使用扩展前导和低功率侦听(LPL)技术实现低功率通信，采用空闲信道评估技术进行信道裁决。节点在发送数据分组之前先发送一段长度固定的前导序列，为避免分组空传，前导序列长度要大于接收方睡眠时间。……