1、計算機科學與技術學院計算機科學與技術學院 陳永樂陳永樂目錄MACMAC協議概述協議概述 競爭型競爭型MACMAC協議協議 分配型分配型MACMAC協議協議混合型混合型MACMAC協議協議總結總結2MAC協議概述協議概述 在無線傳感器網絡中，介質訪問控制（在無線傳感器網絡中，介質訪問控制（medium access medium access controlcontrol，MACMAC）協議決定無線信道的使用方式，在傳感器）協議決定無線信道的使用方式，在傳感器節點之間節點之間分配有限的無線通信資源分配有限的無線通信資源，用來構建傳感器網絡，用來構建傳感器網絡系統的底層基礎結構。系統的底層基礎結構

2、。 MACMAC協議處于傳感器網絡協議的協議處于傳感器網絡協議的底層部分底層部分，對傳感器網絡，對傳感器網絡的性能有較大影響，是保證無線傳感器網絡高效通信的關的性能有較大影響，是保證無線傳感器網絡高效通信的關鍵網絡協議之一。鍵網絡協議之一。 傳感器節點的能量、存儲、計算和通信帶寬等資源有限，傳感器節點的能量、存儲、計算和通信帶寬等資源有限，單個節點的功能比較弱，而傳感器網絡的強大功能是由眾單個節點的功能比較弱，而傳感器網絡的強大功能是由眾多節點協作實現的。多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要多點通信在局部范圍需要 MACMAC協議協議協調其間的無線信道分配，在整個網絡范圍內需要路由協協調其

3、間的無線信道分配，在整個網絡范圍內需要路由協議選擇通信路徑。議選擇通信路徑。3無線傳感器網絡MAC協議網絡特征網絡特征p傳感器節點能量受限p傳感器節點失效概率大 p傳感器節點計算處理能力有限p通信帶寬有限p以數據為中心 p高密度、大規模隨機分布 對對MACMAC協議的設計提出了新的挑戰！協議的設計提出了新的挑戰！4無線MAC無法采用CSMA/CD兩者區別兩者區別p傳輸介質不同傳輸介質不同：CSMA/CD用于總線式以太網,而CSMA/CA則用于無線局域網802.11a/b/g/n等等p檢測方式不同檢測方式不同：CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測沖突；而CSMA/CA采用能量檢測(ED)、載

4、波檢測(CS)和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式pWLAN中，節點發出的信號強度要遠高于來自其他節點的信號強度，也就是說會把其他的信號給覆蓋掉；pWLAN中，存在“隱匿的終端” 問題5CSMA/CD：Carrier Sense Multiple Access with Collision DetectionCSMA/CA：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance無線網絡隱藏終端問題隱終端描述隱終端描述pA,B能夠相互檢測到對方pB,C能夠相互檢測到對方p但是A,C不能相互檢測到對方l當A,C同時向B發送數據時，將產生碰撞

5、隱藏終端-解決方案 CSMA /CA(CSMA /CA(載波偵聽載波偵聽/ /沖突避免沖突避免) ) 如何解決如何解決“隱匿終端問題隱匿終端問題7RTSA requests to sendBC(a)CTSCTSABCB announces A ok to send(b)Data FrameA sendsBC remains quiet(c)A 發發RTS 請求發送請求發送B 發發 CTS 允許允許A發送發送 A 發數據幀發數據幀C 能夠收到能夠收到CTS， 因而保持靜默因而保持靜默暴露終端問題8C 欲向D發送信息p由于C 偵聽到信道忙，C 必須等待。p但是站A在C的射頻覆蓋范圍之外，因此C的等

6、待是不必要的。p所以說， B“暴露” 給C設計WSN中MAC協議，需考慮 節省能量。節省能量。 可擴展性。可擴展性。p由于傳感器節點數目、節點分布密度等在傳感器網絡生存過程中不斷變化，節點位置也可能移動，還有新節點加入網絡的問題，所以無線傳感器網絡的拓撲結構具有動態性。MAC協議也應具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。 網絡效率。網絡效率。p網絡效率包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量以及帶寬利用率等。 算法復雜度。算法復雜度。pMAC協議要具備上述特點，眾多節點協同完成應用任務，必然增加算法的復雜度。由于無線傳感器網絡的節點計算能力和存儲能力受限，MAC協議應該根據應用需要，在復雜度

7、和上述性能之間取得折中。 與其他層協議的協同。與其他層協議的協同。p無線傳感器網絡應用的特殊性對各層協議都提出了一些共同的要求，如能量效率、可擴展性、網絡效率等，研究MAC協議與其他層協議的協同問題，通過跨層設計而獲得系統整體的性能優化 9MAC協議面臨的能量問題協議面臨的能量問題 空閑監聽：空閑監聽：p因為節點不知道鄰居節點的數據何時到來，所以必須始終保持自己的射頻部分處于接收模式，形成空閑監聽，造成了不必要的能量損耗； 沖突（碰撞）：沖突（碰撞）：p如果兩個節點同時發送，并相互產生干擾，則它們的傳輸都將失敗，發送包被丟棄。此時用于發送這些數據包所消耗的能量就浪費掉 控制開銷：控制開銷：p為

8、了保證可靠傳輸，協議將使用一些控制分組，如RTS/CTS，雖然沒有數據在其中，但是我們必須消耗一定的能量來發送它們； 串擾（串音）：串擾（串音）：p出于無線信道為共享介質，因此，節點也可以接收到不是到達自己的數據包，然后再將其丟棄，此時，也會造成能量的耗費。10信道接入機制分類信道接入機制分類 分配信道的方式：競爭型、分配型、混合型分配信道的方式：競爭型、分配型、混合型 使用的信道數目：單信道、雙信道、多信道使用的信道數目：單信道、雙信道、多信道 網絡類型：同步網絡、異步網絡網絡類型：同步網絡、異步網絡11各種各種MAC協議方案的比較協議方案的比較 12協議方案出現時間類型需要精確同步信道接入

9、機制SMAC2002競爭型否CSMATMAC2003競爭型否CSMAPMAC2005競爭型否CSMAWiseMAC2004競爭型否CSMASift2003競爭型否CSMASMACS2000分配性是TDMA/FDMATRAMA2003分配性是TDMA/CSMADMAC2004分配性是TDMA/Sloted ALOHAZMAC2005混合性是TDMA/CSMA目錄MACMAC協議概述協議概述 競爭型競爭型MACMAC協議協議 分配型分配型MACMAC協議協議混合型混合型MACMAC協議協議總結總結13競爭型MAC協議 基本思想基本思想p發送時主動搶占，CSMA方式（載波偵聽多路訪問）lCSMA/C

10、A主要使用兩種方法來避免碰撞：發送數據前，偵聽信道狀態，等沒有人使用信道，維持一段時間后，再等待一段隨機的時間后依然沒有人使用，才發送數據。由于每個裝置采用的隨機時間不同，所以可以減少碰撞的機會。 l發送數據前，先發一段小小的請求傳送封包（RTS : Request to Send）給目標端，等待目標端回應封包后，才開始發送p按需分配 優點優點p網絡流量和規模變化自適應p網絡拓撲變化自適應p算法較簡單 典型協議典型協議pSMAC、TMAC、PMAC、WiseMAC、Sift14802.11 MAC協議協議 IEEE802.11MACIEEE802.11MAC協議有協議有分布式協調分布式協調DC

11、FDCF和點協調（和點協調（point point coordination functioncoordination function，PCFPCF）兩種訪問控制方式，其中兩種訪問控制方式，其中DCFDCF方式是方式是IEEE802.11IEEE802.11協議的基本訪問控制方式。協議的基本訪問控制方式。 在在DCFDCF工作方式下，節點在偵聽到無線信道忙之后，采用工作方式下，節點在偵聽到無線信道忙之后，采用 CSMA/CACSMA/CA機制和隨機退避時間機制和隨機退避時間，實現無線信道的共享。，實現無線信道的共享。另外，所有定向通信都采用立即的主動確認（另外，所有定向通信都采用立即的主動確

12、認（ACKACK幀）機幀）機制：如果沒有收到制：如果沒有收到ACKACK幀，則發送方會重傳數據。幀，則發送方會重傳數據。 PCFPCF工作方式是基于優先級的無競爭訪問，是一種可選的工作方式是基于優先級的無競爭訪問，是一種可選的控制方式。它通過訪問接入點（控制方式。它通過訪問接入點（access pointaccess point，APAP）協調節）協調節點的數據收發，通過輪詢方式查詢當前哪些節點有數據發點的數據收發，通過輪詢方式查詢當前哪些節點有數據發送的請求，并在必要時給予數據發送權送的請求，并在必要時給予數據發送權 15RTS請求發送分組請求發送分組CTS清除發送分組清除發送分組NAV網絡

13、分配矢量網絡分配矢量16A AB BC CD D三種幀間間隔 （1）SIFS（shortIFS）：最短幀間間隔。使用 SIFS的幀優先級最高，用于需要立即響應的服務，如ACK幀、CTS幀和控制幀等。 （2）PIFS（PCFIFS）：PCF方式下節點使用的幀間間隔，用以獲得在無競爭訪問周期啟動時訪問信道的優先權。 （3）DIFS（DCFIFS）：DCF方式下節點使用的幀間間隔，用以發送數據幀和管理幀。上述各幀間間隔滿足關系：DIFSPIFSSIFS17CSMA/CA的基本訪問方式：主動檢測信道，當空閑大于主動檢測信道，當空閑大于DIFS時退避后訪問信道時退避后訪問信道二進制隨機退避機制為避免碰撞

14、，加入隨機退避時間：為避免碰撞，加入隨機退避時間：p退避時間 =Random（）aSlottime 18應答與預留機制801.11801.11主動應答與預留機制來提高性能主動應答與預留機制來提高性能p收到DATA后向源節點發送ACK應答（除廣播外）pRTS和CTS中包含數據傳輸時間NAV,為節點的數據傳輸預留了信道（在這段時間不會有節點競爭）19SMAC協議-設計目標和基本思想設計目標設計目標p減少能量消耗l空閑監聽（802.11）、沖突（碰撞）、控制開銷、串音p較好擴展性和避免沖突基本思想基本思想p周期性睡眠和監聽 ；協商一致的睡眠調度機制（虛擬簇）p流量自適應的偵聽機制(減少信息的傳輸延遲

15、)p信令控制減少重傳和避免監聽不必要的數據p消息分割和突發傳遞機制來減少控制信息的開銷和消息的傳遞延遲20SMAC協議-關鍵技術1周期性睡眠和監聽周期性睡眠和監聽 p一個周期內有睡眠和監聽兩種狀態p開始時，全監聽周期，保證鄰居發現p節點之間協同，保持監聽同步p同步調度，形成虛擬簇效果效果p降低功耗，增加延遲21SMAC協議-關鍵技術2流量自適應偵聽流量自適應偵聽 p在一次通信過程中，通信節點的鄰居在此次通信結束后喚醒并保持監聽一段時間。如果節點在這段時間接收到RTS幀，則可以立即接收數據，而不需要等到下一個監聽周期，從而減少了兩個節點間的數據傳輸延遲。碰撞和串擾避免碰撞和串擾避免 p采用與80

16、2.11相似的CSMA/CAl通信過程:RTS/CTS/DATA/ACK(廣播除外）p信道忙時睡眠l讓收到CTS且處于偵聽狀態的鄰居節點睡眠22SMAC協議-關鍵技術3消息傳遞消息傳遞 （針對（針對WSNWSN誤碼率高問題）誤碼率高問題）p將長的信息包分成若干個短的DATA段 p所有DATA使用一個RTSCTS控制分組占用信道 p每個DATA都有ACK保障傳輸成功優點優點p減少消息延遲p減少控制開銷缺點缺點p公平性降低（短信息包發送等待較長）23TMAC協議-基本思想SMACSMAC協議調度協議調度占空比固定占空比固定，不能很好的適應網絡，不能很好的適應網絡流量的變化流量的變化 動態調整調度周

17、期中的活躍時間長度動態調整調度周期中的活躍時間長度 在在TATA（Time ActiveTime Active）時間內沒有發生激活事件則）時間內沒有發生激活事件則進入睡眠進入睡眠 24激活事件在活躍狀態下，節點可能保持監聽，也可能發送在活躍狀態下，節點可能保持監聽，也可能發送數據。當在一個時間段數據。當在一個時間段TATA內沒有發生激活事件時內沒有發生激活事件時，節點進入睡眠狀態。激活事件的定義如下：，節點進入睡眠狀態。激活事件的定義如下：p(1)定時器觸發周期性調度喚醒事件。p(2)物理層從無線信道接收到數據包。p(3)物理層信號強度指示(RSSI)有的無線信道忙。p(4)通過監聽RTS/C

18、TS幀，確認鄰居的數據交換已經結束。25TA的選擇 周期性偵聽同步設計周期性偵聽同步設計 p延用SMAC協議思想，周期性廣播SYNC幀 TATA的選擇的選擇p前提：節點發現串擾的RTS或CTS都能夠觸發一個新的監聽間隔，為了確保節點能夠發現鄰居的串擾，TA的取值必須保證當前節點能夠發現串擾的CTSpTA 競爭信道時間（C）+RTS發送時間（R）+CTS準備時間（T）pTMAC實驗中，采用TA = 1.5 x (C + R + T)26TMAC協議-早睡問題p節點在鄰居準備向其發送數據時進入了睡眠狀態p如圖：發送數據方向ABCD 27早睡問題解決辦法 （1） 未來請求發送（未來請求發送（Futu

19、re request-to-send, FRTSFuture request-to-send, FRTS） p當節點C收到B發給A的CTS后，立即向D發送一個FRTS。FRTS幀包含節點D接收數據前需要等待的時間長度，D在此時間內必須保持在監聽狀態。p由于C發送的FRTS可能干擾A發送的數據，所以A需要將發送的數據延遲相應的時間。A在接收到CTS之后發送一個與FRTS長度相同的DS幀，該幀不包含有用信息，只是為了保持AB對信道的占用，在發送DS之后A立即向B發送數據信息p由于采用了FRTS機制。增加一個DS時間。FRTS方法可以提高吞吐量，減少延遲，但是增加了控制開銷，會降低TMAC協議的能量

20、效率28早睡問題解決辦法（2） 滿緩沖區優先滿緩沖區優先p當節點的緩沖區接近占滿時，對接收到的RTS幀不回復CTS，而是立即向緩沖區中數據包的目的節點發送RTS，以建立數據傳輸。如圖所示。B向C發送RTS，C因緩沖區快占滿不發送CTS，而是發送RTS給Dp這個方法的優點是減少了早睡問題發生的可能性，在一定程度上能夠控制網絡的流量。缺點是在網絡數據量較大時增加了沖突的可能。29PMAC協議-基本思想 SMACSMAC調度占空比固定，調度占空比固定，TMACTMAC早睡問題早睡問題 引入模式信息引入模式信息，節點能夠通過模式信息提前獲知鄰居的下，節點能夠通過模式信息提前獲知鄰居的下一步活動，調度都

21、根據模式信息來進行一步活動，調度都根據模式信息來進行 空閑監聽周期長度比較30PMAC協議-關鍵技術1模式的生成模式的生成p由一個二進制位串組成 p每一位表示節點在當前時隙應處于何種狀態，1為監聽，0為睡眠p形式：0m1，m=0,1,N-1，m代表串中0的個數 p每個節點啟動時的模式串為1，表示流量很大p節點根據網絡流量更新模式l在第一個時隙內無數據發送：更新模式為 01l在第二個模式中監聽時隙內仍無數據發送：更新模式為 001；依此類推31PMAC協議-關鍵技術2時間幀劃分32模式的交換模式的交換p在當前周期結束時將進行廣播來交換模式信息p引入超幀STF ,分為兩個子幀 PRTF和PETFp

22、模式重復時間幀PRTF，節點重復自己的模式 p模式交換時間幀PETF，鄰居之間進行模式信息交換 WiseMAC協議-基本思想33基于基于CSMACSMA機制，使用前導采樣技術機制，使用前導采樣技術通過本地同步的廣播獲得最小的前導長度通過本地同步的廣播獲得最小的前導長度 隨機的前導長度保證沖突避免隨機的前導長度保證沖突避免 WiseMAC協議-關鍵技術134前導采樣前導采樣 p對信道進行采樣 ，在短時間內對無線信道進行監聽 p所有節點都保持相同的采樣時間Twp采樣時監聽到信道忙，節點會繼續監聽，直到接收到數據或者信道空閑 p數據包發送之前都要發送一個喚醒前導序列，該序列的長度和采樣周期的長度相等

23、，保證在數據部分到達時節點處于監聽狀態 WiseMAC協議-關鍵技術2前導長度最小化前導長度最小化 p根據鄰居節點的采樣時間偏移量，選擇最小長度的喚醒前導 35圖 3 11 同步前導采樣Sift協議-基本思想1適用于事件驅動型傳感器網絡適用于事件驅動型傳感器網絡出發點出發點p空間和時間相關性p并非每個節點都要報告事件p時變性設計目的設計目的pN個節點同時監測到一個事件，希望在最短時間內有R個節點(R=N)無沖突發送事件消息36Sift協議-基本思想2常規窗口競爭協議常規窗口競爭協議p在1，CW時間長度窗口內，等概率選擇發送時槽p沖突時就倍增時間窗口大小CW，等概率選取發送時間SiftSift協

24、議協議p固定長度的競爭窗口 p不等概率選擇時槽，在不同時槽采用不同的選擇概率37Sift協議-關鍵技術 假設目前參與競爭的節點數假設目前參與競爭的節點數 N N，競爭時間窗口，競爭時間窗口1 1，CWCW中中的時隙。如果第一個時隙沒有節點發送數據節點減小競爭的時隙。如果第一個時隙沒有節點發送數據節點減小競爭節點數假設值，增加在第二個時隙中的傳輸概率，這一過節點數假設值，增加在第二個時隙中的傳輸概率，這一過程中每個時隙中都重復執行。程中每個時隙中都重復執行。 當信道空閑時，節點根據概率分布在傳輸之前退避隨機長當信道空閑時，節點根據概率分布在傳輸之前退避隨機長度。度。 假設每個節點選擇時隙假設每個

25、節點選擇時隙r1r1，CWCW發送數據的概率為發送數據的概率為PrPr。 PrPr的概率分布如下的概率分布如下( (保證有且僅有一個節點在該時隙發送數保證有且僅有一個節點在該時隙發送數據的概率最高據的概率最高) )： 38Sift協議評價缺點缺點p需要節點間保持時間同步p對空閑監聽考慮較少優點優點p適合與分簇結構，簇頭持續偵聽p以簇頭能耗代價減少通信延遲39目錄MACMAC協議概述協議概述 競爭型競爭型MACMAC協議協議 分配型分配型MACMAC協議協議混合型混合型MACMAC協議協議總結總結40分配型MAC協議基本思想基本思想p將一個物理信道分為多個子信道 p將子信道靜態或動態地分配給需要

26、通信的節點，避免沖突 p根據網絡通信流量最大限度地節省能量 優點優點p無沖突 p無隱藏終端問題p易于休眠典型協議典型協議pSMACS、TRAMA、DMAC、BMAC41SMACS協議-基本思想1結合結合TDMATDMA、FDMAFDMA的基本思想的基本思想 假設每個節點都能在假設每個節點都能在多個載波頻點多個載波頻點上進行上進行切換切換 將每個將每個雙向信道雙向信道定義為兩個時間段定義為兩個時間段 發現鄰居后立即分配信道發現鄰居后立即分配信道 每個鏈路都分配一個隨機選擇的頻點，相每個鏈路都分配一個隨機選擇的頻點，相鄰鏈路都有不同的工作頻點鄰鏈路都有不同的工作頻點 42SMACS協議-關鍵技術1

27、鏈路建立鏈路建立 p引入超幀的概念，用固定參數Tframe表示 p在上電后先進行鄰居發現，每發現一個鄰居就有一對節點形成一個雙向信道 p在兩個節點的超幀中為該鏈路分配一對時隙用于雙向通信，這種不同步的時隙分配稱為異步分配通信 p每對時隙都會選擇一個隨機的頻點，減少鄰近鏈路沖突的可能 43SMACS協議-關鍵技術2 異步分配通信 鏈路建立鏈路建立p節點A和D分別在Td和Ta時刻開始進行鄰居發現 p節點B和C分別在Tb和Tc時刻開始進行鄰居發現 p兩個時隙分配不同的頻點 fx和fySMACS協議-關鍵技術3鄰居發現和信道分配鄰居發現和信道分配 p假設節點B，C，G進行鄰居發現。節點在隨機的時間段內

28、打開射頻部分，在一個固定的頻點監聽一個隨機長度的時間。節點C在監聽結束后廣播一個邀請消息Type1 p節點B和G接收到C發出的Type1消息后，等待一個隨機的時間，然后各自廣播一個應答消息Type2 pC將接收到B和G發來的邀請應答 ，可以選擇最早到達的應答者，也可以選擇接收信號強度最大的應答者。在選擇了應答者后C將立即發送一個Type3 給最早到達的B ，Type3消息中攜帶分配信息，該信息包含節點C的下一個超幀的起始時間 p節點B根據Type3得到一個時間偏移，并找出兩個共同的空閑時間段做為時隙對，分配給B和C之間的鏈路。 SMACS協議-關鍵技術4鄰居發現和信道分配鄰居發現和信道分配 p

29、節點B選擇一個隨機的頻點，將時隙對在超幀中的位置信息以及選擇的頻點通過Type4發送給節點C。這些信息成功交換之后，B和C之間就完成了時隙分配和頻率選擇，可以切換到對應的時隙和頻率進行通信。46鄰居發現TRAMA協議-基本思想 將一個物理信道分成多個時隙，通過對這些時隙的復用為將一個物理信道分成多個時隙，通過對這些時隙的復用為數據和控制信息提供信道數據和控制信息提供信道 每個時間幀分為每個時間幀分為隨機接入隨機接入和和分配接入分配接入兩部分，隨機接入時兩部分，隨機接入時隙也稱為信令時隙，分配接入時隙也稱為傳輸時隙隙也稱為信令時隙，分配接入時隙也稱為傳輸時隙 節點交換兩跳內鄰居信息和分配信息節點

30、交換兩跳內鄰居信息和分配信息 采用流量自適應的分布式選舉算法選擇在每個時隙上的發采用流量自適應的分布式選舉算法選擇在每個時隙上的發送節點和接收節點送節點和接收節點 47時隙分配TRAMA協議-關鍵技術1NPNP協議協議 p節點啟動后處于隨機接入時隙，此時節點為接收狀態 p通過在隨機接入時隙中交換控制信息，NP協議實現鄰居信息的交互。控制信息中攜帶了節點ID、兩跳鄰居是否有數據發送等，構建兩跳網絡拓撲和節點流量信息。p節點之間的時鐘同步信息也是在隨機接入時隙中發送 p每個節點根據唯一的節點ID獨立計算兩跳內所有節點在每個時槽上的優先級（贏時槽）。48TRAMA協議-關鍵技術2調度交換協議調度交換

31、協議 (SEP)(SEP)p建立和維護發送者和接收者選擇時需要的調度信息 ，包括調度信息生成和調度信息交換與維護 p根據高層應用產生數據的速率計算出一個調度間隔，確定可分配的時隙數，生成調度信息p節點通過調度分組廣播調度信息（贏時槽向誰發送數據、放棄該贏時槽等調度信息） p節點根據接收到的廣播維護下一跳鄰居的分配信息 AEAAEA算法算法p根據兩跳內節點優先級和一跳鄰居調度信息來確定節點當前時隙應處于發送、接收還是睡眠狀態49TRAMA協議評價優點優點p通過分布式協商實現無沖突發送數據p無數據發送節點保持睡眠，節省能量p避免將時槽分配給沒有信息發送的節點，保證網絡高數據傳輸率缺點缺點p較大空間

32、存儲拓撲和鄰居調度信息p需計算所有兩跳鄰居的優先級和運行AEA算法適用場景適用場景p適用于周期性數據收集或檢測應用50DMAC協議-基本思想適合于節點采集數據后，向一個適合于節點采集數據后，向一個sinksink節點匯聚的單節點匯聚的單向樹狀模式向樹狀模式 目標：減少目標：減少SMAC/TMACSMAC/TMAC等的傳輸延遲等的傳輸延遲采用預先分配的方法來避免睡眠延遲采用預先分配的方法來避免睡眠延遲 引入了一種交錯的監聽睡眠調度機制，保證數據引入了一種交錯的監聽睡眠調度機制，保證數據在多跳路徑上的連續傳輸在多跳路徑上的連續傳輸 51DMAC協議-關鍵技術1交錯喚醒機制交錯喚醒機制 p假設網絡中

33、的節點保持靜止，且每個路由節點有足夠的存活時間，可以在較長時間內保持網絡路徑不發生變化（拓撲穩定）p假設數據由傳感器節點向唯一的sink單向傳輸p假設各個節點之間保持時鐘同步 52DMAC協議-關鍵技術2交錯喚醒機制交錯喚醒機制 p在一個多跳傳輸路徑上，各個節點交錯喚醒，如同鏈鎖一樣環環相扣，保證數據在樹狀結構上能持續傳輸，不被睡眠所中斷p每個間隔分為接收、發送和睡眠三個周期。 53DMAC協議基本機制DMAC協議-關鍵技術4自適應占空比機制自適應占空比機制 p如果節點在一個發送周期內有多個數據包要發送，就需要該節點和樹狀路徑上的上層節點一起加大發送周期占空比 p通過在MAC層數據幀的幀頭加入

34、一個標記(more data flag)，以較小的控制開銷發送占空比更新請求。在ACK幀中加入同樣的標記位54DMAC協議-關鍵技術5數據預測機制（親兄弟節點干擾）數據預測機制（親兄弟節點干擾） p在數據采集樹中，越靠近上層的節點，匯聚的數據越多，對樹的底層節點適合的占空比不一定適合中間節點 p如果一個節點在接收狀態下接收到一個數據包，該節點預測其他子節點仍有數據等待發送。在發送周期結束后再等待3u個周期，節點重新切換到接收狀態（u為一次數據通信過程需要的時間u=競爭時間（固定后退時間和等待窗口隨機時間）+數據發送事件+發送ACK固定延遲+發送ACK時間55DMAC協議-關鍵技術6MTSMTS

35、（more to sendmore to send）幀機制）幀機制 （表兄弟節點干擾）（表兄弟節點干擾）p必要性：雖然自適應占空比機制和數據預測機制考慮了沖突避免，數據采集樹中不同分枝節點仍有沖突的可能 pMTS幀只包含目的地址和MTS標志位。標志位為1時稱為MTS請求，標志位為0時稱為MTS清除p發送或接收到MTS請求的節點每隔3u個周期就喚醒一次，只有MTS請求已經被清除時，節點才回到原來的占空比方式 56目錄MACMAC協議概述協議概述 競爭型競爭型MACMAC協議協議 分配型分配型MACMAC協議協議混合型混合型MACMAC協議協議總結總結57ZMAC協議-CSMA與TDMA58競爭信道的節點數目信道利用率TDMACSMA理想目標能能夠夠混合混合兩種訪問兩種訪問方式，方式，獲獲得最得最優優的信道利用率（的信道利用率（QoS）?ZMAC協議-基本思想采用采用TDMATDMA機制為基本方法機制為基本方法 , ,為節點分配時隙為節點分配時隙節點可以選擇任何時隙發送數據節點可以選擇任何時隙發送數據 ，無時隙節點也，無時隙節點也能夠通過能夠通過CSM