無線傳感器網絡信道接入概述
發布時間:2012/3/27 20:31:54 訪問次數:2090
在無線傳感器網絡中，74VHC123AMTCX無線信道的使用方式是由媒體訪問控制( MAC)協議決定的，為了能夠使傳感器節點合理分配通信資源，避免眾多節點在同一時間發射信號時產生碰撞沖突，對于信道接入技術的研究也越來越多。目前，對大多數傳感器硬件而言，無線通信模塊是傳感器節點能量的主要消耗者，而MAC予層直接與物理層連接，即MAC協議直接控制著無線射頻收發器的活動，決定何時發送數據或接收數據，所以MAC協議節能效率的好壞將嚴重影響網絡的生命周期。
傳感器節點的能量、存儲、計算、通信帶寬等資源有限，因而單個傳感器節點的處理能力通常比較弱。無線傳感器網絡的強大功能需要眾多節點密切協作才能實現。局部范圍內的多點通信需要MAC協議協調節點間的無線信道分配，以高效的支持在整個網絡范圍內的路由選擇與通信路徑的正確連通。在設計無線傳感器網絡的MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面。
①能源有效性。WSN的基本特征就是能量的局限性。在WSN中，無線通信是傳感器能量的主要消耗。MAC協議要盡可能地節約能源，如減少沖突和串音、最小化控制開銷、降低占空比和盡量避免長距離通信。協議中還應包括折中機制，使用戶可以在節能和提高吞吐量、降低延遲之間做出選擇。另外，可利用多個頻卒段來減少傳輸時間，在節點處于空閑或完成階段把無線電轉為低功耗睡眠模式，避免在活躍和睡眠狀態的額外轉變以節省無線傳輸能量。由于目前節點的能量供應問題并沒有得到很好解決，傳感器節點本身能量不能自動補充或補充不足，節約能量成為傳感器網絡MAC協議設計首要考慮的因素。
②可擴展性。通常大部分處于無人照看模式的傳感器網絡應用都部署大量的節點，并且在傳感器網絡生存期中存在節點數目、分布密度的不斷變化、節點位置的移動以及新節點的加入等問題，所以無線傳感器網絡的拓撲結構具有動態性。因此，需要MAC協議具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。
③性能的綜合測評。MAC協議的設計需要在多種性能間取得平衡。各項性能包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量、帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個性能更重要。因為一個不平衡的協議即使某一環境下表現好，很可能在另一環境表現很差。比如，一個協議如果太頻繁地關閉無線收發裝置來節能，不僅使實時性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會反過來影響節能的效果。
④分布式算法。由于傳感器節點計算能力和存儲能力受限，需要眾多節點協同來完成某項應用任務，所以MAC協議運行分布式的算泫可以更有效地避免由某些節點的失效造成網絡癱瘓等現象發生。
⑤可靠性。可靠性包括無錯誤鏈路的仔細選擇、對數據包的檢測和修復等。在無線網絡中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號干擾造成的。避免緩沖器溢出是由路由和MAC協議共同擔負的責任。可利用路由間均衡負載以減少達到轉寄節點流量緩沖器的最大容量可能性，并利用MAC協議保證緩沖器管理機制的發送數據流的服務速率。因信號干擾而導致的包丟失可以通過使用高傳輸功率和阻止節點間媒介接入的競爭來減少。
綜上所述，對于無線傳感器網絡信道接入的研究，其關鍵就是設計出優秀的MAC協議。要在這些衡量的標準中取得一個很好的平衡，這比單個性能的提高更重要，因為傳感器網絡是面向應用的，所以本書針對用戶不同的應用需求將傳感器網絡的MAC協議分為3個大類。
①基于競爭的MAC協議。即節點在需要發送數據時采用某種機制隨機的使用無線信 道，這就要求在設計的時候必須要考慮到如果發送的數據發生沖突，采用何種沖突避免策略來重發，直到所有重要的數據都能成功發送出去。
②基于固定分配的MAC協議。即節點發送數據的時刻和持續時間是按照協議規定的標準來執行，這樣以來就避免了沖突，不需要擔心數據在信道中發生碰撞所造成的丟包問題。目前，比較成熟的機制是時分復用( TDMA)。
③基于按需分配的MAC協議。即根據節點在網絡中所承擔數據量的大小來決定其占用信道的時間。目前，主要有點協調(PCF)和無線令牌環控制協議(WTRP)兩種方式。
傳感器節點的能量、存儲、計算、通信帶寬等資源有限，因而單個傳感器節點的處理能力通常比較弱。無線傳感器網絡的強大功能需要眾多節點密切協作才能實現。局部范圍內的多點通信需要MAC協議協調節點間的無線信道分配，以高效的支持在整個網絡范圍內的路由選擇與通信路徑的正確連通。在設計無線傳感器網絡的MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面。
①能源有效性。WSN的基本特征就是能量的局限性。在WSN中，無線通信是傳感器能量的主要消耗。MAC協議要盡可能地節約能源，如減少沖突和串音、最小化控制開銷、降低占空比和盡量避免長距離通信。協議中還應包括折中機制，使用戶可以在節能和提高吞吐量、降低延遲之間做出選擇。另外，可利用多個頻卒段來減少傳輸時間，在節點處于空閑或完成階段把無線電轉為低功耗睡眠模式，避免在活躍和睡眠狀態的額外轉變以節省無線傳輸能量。由于目前節點的能量供應問題并沒有得到很好解決，傳感器節點本身能量不能自動補充或補充不足，節約能量成為傳感器網絡MAC協議設計首要考慮的因素。
②可擴展性。通常大部分處于無人照看模式的傳感器網絡應用都部署大量的節點，并且在傳感器網絡生存期中存在節點數目、分布密度的不斷變化、節點位置的移動以及新節點的加入等問題，所以無線傳感器網絡的拓撲結構具有動態性。因此，需要MAC協議具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。
③性能的綜合測評。MAC協議的設計需要在多種性能間取得平衡。各項性能包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量、帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個性能更重要。因為一個不平衡的協議即使某一環境下表現好，很可能在另一環境表現很差。比如，一個協議如果太頻繁地關閉無線收發裝置來節能，不僅使實時性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會反過來影響節能的效果。
④分布式算法。由于傳感器節點計算能力和存儲能力受限，需要眾多節點協同來完成某項應用任務，所以MAC協議運行分布式的算泫可以更有效地避免由某些節點的失效造成網絡癱瘓等現象發生。
⑤可靠性。可靠性包括無錯誤鏈路的仔細選擇、對數據包的檢測和修復等。在無線網絡中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號干擾造成的。避免緩沖器溢出是由路由和MAC協議共同擔負的責任。可利用路由間均衡負載以減少達到轉寄節點流量緩沖器的最大容量可能性，并利用MAC協議保證緩沖器管理機制的發送數據流的服務速率。因信號干擾而導致的包丟失可以通過使用高傳輸功率和阻止節點間媒介接入的競爭來減少。
綜上所述，對于無線傳感器網絡信道接入的研究，其關鍵就是設計出優秀的MAC協議。要在這些衡量的標準中取得一個很好的平衡，這比單個性能的提高更重要，因為傳感器網絡是面向應用的，所以本書針對用戶不同的應用需求將傳感器網絡的MAC協議分為3個大類。
①基于競爭的MAC協議。即節點在需要發送數據時采用某種機制隨機的使用無線信 道，這就要求在設計的時候必須要考慮到如果發送的數據發生沖突，采用何種沖突避免策略來重發，直到所有重要的數據都能成功發送出去。
②基于固定分配的MAC協議。即節點發送數據的時刻和持續時間是按照協議規定的標準來執行，這樣以來就避免了沖突，不需要擔心數據在信道中發生碰撞所造成的丟包問題。目前，比較成熟的機制是時分復用( TDMA)。
③基于按需分配的MAC協議。即根據節點在網絡中所承擔數據量的大小來決定其占用信道的時間。目前，主要有點協調(PCF)和無線令牌環控制協議(WTRP)兩種方式。
在無線傳感器網絡中，74VHC123AMTCX無線信道的使用方式是由媒體訪問控制( MAC)協議決定的，為了能夠使傳感器節點合理分配通信資源，避免眾多節點在同一時間發射信號時產生碰撞沖突，對于信道接入技術的研究也越來越多。目前，對大多數傳感器硬件而言，無線通信模塊是傳感器節點能量的主要消耗者，而MAC予層直接與物理層連接，即MAC協議直接控制著無線射頻收發器的活動，決定何時發送數據或接收數據，所以MAC協議節能效率的好壞將嚴重影響網絡的生命周期。
傳感器節點的能量、存儲、計算、通信帶寬等資源有限，因而單個傳感器節點的處理能力通常比較弱。無線傳感器網絡的強大功能需要眾多節點密切協作才能實現。局部范圍內的多點通信需要MAC協議協調節點間的無線信道分配，以高效的支持在整個網絡范圍內的路由選擇與通信路徑的正確連通。在設計無線傳感器網絡的MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面。
①能源有效性。WSN的基本特征就是能量的局限性。在WSN中，無線通信是傳感器能量的主要消耗。MAC協議要盡可能地節約能源，如減少沖突和串音、最小化控制開銷、降低占空比和盡量避免長距離通信。協議中還應包括折中機制，使用戶可以在節能和提高吞吐量、降低延遲之間做出選擇。另外，可利用多個頻卒段來減少傳輸時間，在節點處于空閑或完成階段把無線電轉為低功耗睡眠模式，避免在活躍和睡眠狀態的額外轉變以節省無線傳輸能量。由于目前節點的能量供應問題并沒有得到很好解決，傳感器節點本身能量不能自動補充或補充不足，節約能量成為傳感器網絡MAC協議設計首要考慮的因素。
②可擴展性。通常大部分處于無人照看模式的傳感器網絡應用都部署大量的節點，并且在傳感器網絡生存期中存在節點數目、分布密度的不斷變化、節點位置的移動以及新節點的加入等問題，所以無線傳感器網絡的拓撲結構具有動態性。因此，需要MAC協議具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。
③性能的綜合測評。MAC協議的設計需要在多種性能間取得平衡。各項性能包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量、帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個性能更重要。因為一個不平衡的協議即使某一環境下表現好，很可能在另一環境表現很差。比如，一個協議如果太頻繁地關閉無線收發裝置來節能，不僅使實時性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會反過來影響節能的效果。
④分布式算法。由于傳感器節點計算能力和存儲能力受限，需要眾多節點協同來完成某項應用任務，所以MAC協議運行分布式的算泫可以更有效地避免由某些節點的失效造成網絡癱瘓等現象發生。
⑤可靠性。可靠性包括無錯誤鏈路的仔細選擇、對數據包的檢測和修復等。在無線網絡中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號干擾造成的。避免緩沖器溢出是由路由和MAC協議共同擔負的責任。可利用路由間均衡負載以減少達到轉寄節點流量緩沖器的最大容量可能性，并利用MAC協議保證緩沖器管理機制的發送數據流的服務速率。因信號干擾而導致的包丟失可以通過使用高傳輸功率和阻止節點間媒介接入的競爭來減少。
綜上所述，對于無線傳感器網絡信道接入的研究，其關鍵就是設計出優秀的MAC協議。要在這些衡量的標準中取得一個很好的平衡，這比單個性能的提高更重要，因為傳感器網絡是面向應用的，所以本書針對用戶不同的應用需求將傳感器網絡的MAC協議分為3個大類。
①基于競爭的MAC協議。即節點在需要發送數據時采用某種機制隨機的使用無線信 道，這就要求在設計的時候必須要考慮到如果發送的數據發生沖突，采用何種沖突避免策略來重發，直到所有重要的數據都能成功發送出去。
②基于固定分配的MAC協議。即節點發送數據的時刻和持續時間是按照協議規定的標準來執行，這樣以來就避免了沖突，不需要擔心數據在信道中發生碰撞所造成的丟包問題。目前，比較成熟的機制是時分復用( TDMA)。
③基于按需分配的MAC協議。即根據節點在網絡中所承擔數據量的大小來決定其占用信道的時間。目前，主要有點協調(PCF)和無線令牌環控制協議(WTRP)兩種方式。
傳感器節點的能量、存儲、計算、通信帶寬等資源有限，因而單個傳感器節點的處理能力通常比較弱。無線傳感器網絡的強大功能需要眾多節點密切協作才能實現。局部范圍內的多點通信需要MAC協議協調節點間的無線信道分配，以高效的支持在整個網絡范圍內的路由選擇與通信路徑的正確連通。在設計無線傳感器網絡的MAC協議時，需要著重考慮以下幾個方面。
①能源有效性。WSN的基本特征就是能量的局限性。在WSN中，無線通信是傳感器能量的主要消耗。MAC協議要盡可能地節約能源，如減少沖突和串音、最小化控制開銷、降低占空比和盡量避免長距離通信。協議中還應包括折中機制，使用戶可以在節能和提高吞吐量、降低延遲之間做出選擇。另外，可利用多個頻卒段來減少傳輸時間，在節點處于空閑或完成階段把無線電轉為低功耗睡眠模式，避免在活躍和睡眠狀態的額外轉變以節省無線傳輸能量。由于目前節點的能量供應問題并沒有得到很好解決，傳感器節點本身能量不能自動補充或補充不足，節約能量成為傳感器網絡MAC協議設計首要考慮的因素。
②可擴展性。通常大部分處于無人照看模式的傳感器網絡應用都部署大量的節點，并且在傳感器網絡生存期中存在節點數目、分布密度的不斷變化、節點位置的移動以及新節點的加入等問題，所以無線傳感器網絡的拓撲結構具有動態性。因此，需要MAC協議具有可擴展性，以適應這種動態變化的拓撲結構。
③性能的綜合測評。MAC協議的設計需要在多種性能間取得平衡。各項性能包括網絡的公平性、實時性、網絡吞吐量、帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個性能更重要。因為一個不平衡的協議即使某一環境下表現好，很可能在另一環境表現很差。比如，一個協議如果太頻繁地關閉無線收發裝置來節能，不僅使實時性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會反過來影響節能的效果。
④分布式算法。由于傳感器節點計算能力和存儲能力受限，需要眾多節點協同來完成某項應用任務，所以MAC協議運行分布式的算泫可以更有效地避免由某些節點的失效造成網絡癱瘓等現象發生。
⑤可靠性。可靠性包括無錯誤鏈路的仔細選擇、對數據包的檢測和修復等。在無線網絡中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號干擾造成的。避免緩沖器溢出是由路由和MAC協議共同擔負的責任。可利用路由間均衡負載以減少達到轉寄節點流量緩沖器的最大容量可能性，并利用MAC協議保證緩沖器管理機制的發送數據流的服務速率。因信號干擾而導致的包丟失可以通過使用高傳輸功率和阻止節點間媒介接入的競爭來減少。
綜上所述，對于無線傳感器網絡信道接入的研究，其關鍵就是設計出優秀的MAC協議。要在這些衡量的標準中取得一個很好的平衡，這比單個性能的提高更重要，因為傳感器網絡是面向應用的，所以本書針對用戶不同的應用需求將傳感器網絡的MAC協議分為3個大類。
①基于競爭的MAC協議。即節點在需要發送數據時采用某種機制隨機的使用無線信 道，這就要求在設計的時候必須要考慮到如果發送的數據發生沖突，采用何種沖突避免策略來重發，直到所有重要的數據都能成功發送出去。
②基于固定分配的MAC協議。即節點發送數據的時刻和持續時間是按照協議規定的標準來執行，這樣以來就避免了沖突，不需要擔心數據在信道中發生碰撞所造成的丟包問題。目前，比較成熟的機制是時分復用( TDMA)。
③基于按需分配的MAC協議。即根據節點在網絡中所承擔數據量的大小來決定其占用信道的時間。目前，主要有點協調(PCF)和無線令牌環控制協議(WTRP)兩種方式。
上一篇：頻率的選擇
上一篇：基于競爭的信道接入技術
相關技術資料- 3-27無線傳感器網絡信道接入概述
熱門點擊
- GAFT和TopDisc
- 功率控制技術
- ZigBee協議棧
- 無線傳感器網絡安全防護技術
- 無線傳感器網絡安全問題概述
- ADC動態范圍
- PEGASIS及 Hierarchical-
- 基于12位ADC的低功耗信號調理電路
- 無線傳感器網絡信道接入概述
- 覆蓋目標分類
推薦技術資料
- 泰克新發布的DSA830
- 泰克新發布的DSA8300在一臺儀器中同時實現時域和頻域分析，DS... [詳細]
公網安備44030402000607
