数学执车与率用
通信技术
无线传感器网络SMAC协议的改进研究
朱尚自黄翠
(贵州省机电学校贵州贵阳550003)
摘要：在研究竞争类MAC协议SMAC的基础上,针对SMAC协议的缺陷，为适应信道状态的动态变化和提高节点访问信道的公平性,提出了一种改进型的SMAC协议,并应用NS2平台进行仿真。仿真参数设定为节点起点能量是1000J，发送功耗为386mw,接收功耗为368.2mw,空闲侦听功耗为344.2mw，陷职功耗为50unw,伤真带宽为20kbps,路由协议为DSR，占空比为20%。最后分别从网络券吐量、网络能量消耗、能量效率、传输延逐等方面进行了仿真。结累表明：在吞吐量,能量消耗和能量利用率方面,改进后的SMAC协议与SMAC协议相比有所提高,在传输时延方面改进后的协议适用于业务量较大的场景。
关键调：改选型SMACNS2平台仿真性能提高
中图分类号：TP212.9
文献标识码:A
在无线传感器网络应用中，不同的应用环境需要不同类型的 MAC协议。目前科研人员设计出了很多MAC协议，但是并没有一个统一的划分标准。研究人员就其应用环境将MAC协议大致归纳为三种类型：竞争型、固定分配型和混合型。
竞争性MAC协议采用了按需通过竞争占用信道的策略，但是容易发生碰撞，信道利用率低。固定分配型MAC协议通过分配信道使用权占用信道，一定程度降低能量消耗，减少了碰撞几率，但是节点间的同步要求比较高。混合型MAC协议结合了前两种协议的长处，应用范围广，但是协议研发代价高，不经济。因而，没有一种协议是适合所有应用环境的，需要因地制宜，不同的需求选择相应类型的协议。本文在研究SMAC协议的基础上，提出了一种改进型的
SMAC协议，具有较为明显的优势。 1SMAC协议改进
1.1SMAC协议遗避算法缺陷
为了适应信道状态的动态变化和提高节点访问信道的公平性，本文参考了IEEE802.11DCF退避机制，针对SMAC的不足点加以改进。
IEEE802.11的二进制指数退避BEB(BinaryExponential Backoff)算法的性质为：(1)实施了小初始化窗口CWMin和最大值窗口CWMaxs(2)当节点每次发送失败时，节点就会将其退避窗口CW 加倍直到cWMax(3)当节点每次发送成功时，节点就会将其退避窗口cW置为最小竞争窗口cWMir。
由于BEB算法针对节点竞争信道失败采用了竞争窗口倍增的思想，使节点快速摆脱竞争区提高节点接人信道几率。当节点发送分组成功时，就会将竞争窗口CW置为CWMin。这样就会使得上一
15 x10 TbyteA 5t
2
4
6
8
SMAC
改进后的SMAC
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分组同隔(sec)
图1网络端到端吞吐量
收移日期：2015-12-18
12
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基金项目：责州省科技计划项目(黔科合NZ宇[2013]3019号)
文章编号:1007-9416(2016)01-0039-02
次竞争信道成功的节点永远具有较小的竞争窗口，其接人信道的儿率远远大于其它节点。竞争窗口的波动比较大，增加了节点的潜在竞争几率，势必会影响网络的吞吐量。
1.2SMAC协议退避算法改进
首先，在新的退避算法中引进3个定值，最小竞争窗口值 minCW，最大竞争窗口值maxCW，中间门限值midCW=(minCW +maxCW)/2
新退通算法的具体描述：(1)信道竞争失败：若节点在信道竞争过程当中失败，它便会倍增竞争窗口直到最大竞争窗口maxCw CW=min(maxCW,CWx2)，(2)信道竞争成功：著节点成功地完成信道竞争，它便会将竞争窗口置为最优初始竞争窗口initCW，为提高所有节点接入信道的公平性，初始竞争窗口是通过节点连续占用信道次数动态确定的。节点每次成功占用信道时都会将其信道占用计数器值Count加1，当信道占用计数器值小于信道占用次数阔值 thCoumt时，将竞争窗口减半并以minCW为下限，初始竞争窗口 initCW=max(minCW,CW/2)当信道占用计数器值大于信道占用次数阅值thCount时，为提高其它节点接入信道的几率，节点的初始竞争窗口尽量维持在一合适值范围内，在本算法中竞争窗口先减半再加上2倍信道占用次数值记为tempCW，将tempCW与midCW 比较，若小于midCW，此时竞争窗口位于小值区域内。再将rempCW 与minCW比较，若小于minCW则置inirCW为minCW，否则置初始竞争窗口为tempCW减1。著tempCW大于midCW，则竞争窗口位于大值区域内，此时的初始退避窗口值计算为： inirCW=CW(CW+(rempCW/midCW)·CW)/Count(3)退避机制：著全部处于活动状态节点监听信道时，感知信道空闲时障为一个时，节点将一个时障的退避时间(BT缩减，BT.=BT一aSlorTime，
在退避计数器变为0时，节点传输数据包。 2SMAC仿真性能分析
1400
SMAC
进后的MAC
900
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分组同隔(sec)
图2网络中总能量消耗
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作者简介：未尚白(1984一),女,汉族,责州六盘水人,本科,毕业于黄州大学,就职于贵州省机电学校中职教师,研究方向：电工电子技术、通信
网络技术。
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