基于S-MAC改进的自适应占空比机制研究

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2010.7.022

摘要/Abstract

摘要：

S-MAC 协议作为经典的基于无线传感器网络的 MAC 协议引起了人们的普遍关注。本文根据S-MAC固定占空比机制，提出了一种基于负载控制的自适应占空比调整的MAC协议——DSMAC。在DSMAC中，设定一个节点定时器，通过判断单位时间内负载情况，动态调整占空比，该协议旨在改善S-MAC固定占空比不能适应负载变化以及延迟过大的不足。利用NS2仿真工具对DSMAC进行了仿真，结果显示DSMAC协议不仅能够显著地提高吞吐量，减少时延，还能有效提高能量效率，在提高网络性能的同时达到节能的目的。

关键词: 无线传感器网络, 传感器媒体访问控制, 占空比

Abstract:

As a classical protocol based on wireless sensor networks MAC protocol, S-MAC has already aroused people's general concern. In terms of S-MAC fixed duty cycle mechanism, this paper provides DSMAC protocol, which based on load control of adaptive duty cycle adjustment MAC protocol. In DSMAC, set a node timer so as to dynamical adjust duty cycle through judging unit time load situation. This protocol aims at ameliorate S-MAC fixed duty cycle can not adapt to load variety, and excessive delay. We have simulated DSMAC through NS2, the results show that DSMAC can not only significantly improve the throughput, lower latency, but also effectively improve the energy efficiency, improve network performance while achieving energy saving purpose.

Key words: wireless sensor network, sensor media access control, duty cycle

徐昌彪,李泽宇,刘琳. 基于S-MAC改进的自适应占空比机制研究[J]. 电信科学, 2010, 26(7): 84-87.

Changbiao Xu,Zeyu Li,Lin Liu. Based on S-MAC to Improve the Mechanism of Adaptive Duty Cycle[J]. Telecommunications Science, 2010, 26(7): 84-87.

图/表 8

图1

图2

图3

表1

表2

图4

图5

图6

吞吐量门限值（kbit／s）		占空比（%）
M	1	A	10
N	3	B	20
		C	40

参数	数值
带宽	20 kbit／s
节点间距离	150 m
数据消息	1 000 byte
发送功率	0.386 W
接收功率	0.3682 W
空闲侦听功率	0.3442 W
状态转换功耗	0.05 W
状态转换延迟	0.0005 s
路由协议	AODV

1	龚海刚, 刘明易发胜等. 无线传感器网络媒质接入控制协议研究进展. 计算机科学， 2007，34(4): 89-94
2	Demirkol I , Ersoy C . MAC protocols for wireless sensor networks. IEEE Communications Magazine, 2006（4）
3	IEEE standard for wireless LAN medium access control（MAC） and physical layer（PHY）specifications. ANSI／IEEE Std802.11, 1999 Edition, New York, USA, August2000
4	Wei Ye , Heidemann J , Estrin D . An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks. In: Proceedings of the IEEE INFOCOM, June2002
5	Wei Ye , Heidemann J , Estrin D . Medium access control with coordinated,adaptive sleeping for wireless sensor networks. IEEE Transactions on Networking, 2003（2）:78

[1]	丁铖, 陈锦荣, 曹小冬, 王翊. 基于服务质量的层次化结构资源分配算法[J]. 电信科学, 2022, 38(1): 102-111.
[2]	李勇燕,吴坚平. 基于IPSO-MC融合算法的无线传感器节点定位[J]. 电信科学, 2020, 36(3): 11-18.
[3]	张红,沈士根,吴小军,曹奇英. 基于元胞自动机和静态贝叶斯博弈的WSN恶意程序传染模型[J]. 电信科学, 2019, 35(6): 60-69.
[4]	陈瑞凤,倪明,徐春婕,胡昊. 面向铁路环境监测的无线传感器网络通信性能分析[J]. 电信科学, 2019, 35(5): 70-77.
[5]	周颖,杨丽花,杨龙祥,倪梦. 基于卡尔曼预测与压缩感知的WSN中高能效数据收集方法[J]. 电信科学, 2019, 35(1): 74-80.
[6]	曹世华,胡克用,王李冬,王琦晖. 基于分布式色调识别的无线传感器网络k连通性路径检测[J]. 电信科学, 2018, 34(2): 65-73.
[7]	周海平,沈士根,黄龙军,冯晟. 基于博弈论的无线传感器网络恶意程序传播模型[J]. 电信科学, 2018, 34(11): 67-76.
[8]	孟得月,裴二荣,黄佑林. 异质节点分离CRSN中MAC协议设计与性能分析[J]. 电信科学, 2017, 33(8): 107-119.
[9]	刘建华,李明禄,李大志,李鲁群. 工业无线传感云中面向移动机器人的自适应信任演化机制[J]. 电信科学, 2017, 33(6): 86-96.
[10]	戴国勇,施伟元,应可珍,陈庆章,毛科技. 基于移动节点二次部署的WSN栅栏新型强化方法[J]. 电信科学, 2017, 33(6): 97-104.
[11]	王骐,肖正安,王怀兴. 无线传感器网络中基于“k-覆盖问题”的多项式时间算法[J]. 电信科学, 2017, 33(12): 91-98.
[12]	孟凯露,岳克强,尚俊娜. 基于元胞蝙蝠算法的无线传感器网络节点定位研究[J]. 电信科学, 2017, 33(11): 56-65.
[13]	刘开南,韩旭. 基于人工蜂群寻优算法的WSN中继节点布局方案[J]. 电信科学, 2016, 32(9): 61-67.
[14]	邹永艳,张衍志. WSN中视觉辅助方案结合TI CC2431 ZPS平台的跟踪定位方法[J]. 电信科学, 2016, 32(9): 68-74.
[15]	张衍志,叶小琴. WSN中基于周期性超宽带距离信息的女巫攻击检测[J]. 电信科学, 2016, 32(8): 110-117.