基于节能目标的无线传感网络MAC协议

田 骥， 蒋铃鸽

（上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200240）

0 引言

为满足应用需求，无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)节点一般由电池供电；而由于节点体积、成本有限，只能配置容量较小的电池；当电池能量耗尽又不能及时补充时，节点退出网络运行，而对大量随机分布的节点用频繁更换电池的方式来维持网络的稳定运行和完成预定任务显然不易实现，因此降低节点功耗成为延长网络生存周期，提高网络应用可靠性的重要技术措施。进一步的分析和测试统计数据表明，WSN节点功耗的80%用于数据收发，由此可知减少节点的无效收发是降低节点功耗的主要途径[1-6]。

WSN的另一个特点是其通常工作在未授权2.4 G频段，与其他用户平等或近似平等地共享这个频段。在这个频段内各用户按自身需求“旁若无人”地使用频率资源，这就可能产生用户间冲突，节点间的数据传输会因这些干扰而中断并带来一些潜在的新问题（如节点无效功耗问题）。在WSN软硬件设计开发中需要关注解决这些问题。

在无线传感网络中媒体接入控制(MAC,Medium Access Control)协议处于网络协议的底层，对整个网络的性能有较大的影响，通过合理设计对降低节点功耗有显著作用，所以本文以降低节点平均功耗为目标对MAC协议进行改进。

1 802.15.4协议及常用握手机制评述

IEEE802.15.4标准是面向低速无线个人区域网络的物理层和 MAC层标准，该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为对网络的主要要求。目前常用的2.4 G频段的无线传感网络采用的就是IEEE802.15.4标准，因此本文在802.15.4标准MAC协议基础上研究无线传感网络节能策略。……