教事技术与率用
无线传感网中随机侦听的MAC协议
张涌逸
(太原师范学院计算机系山西晋中030619)
通信技术
摘要:本文针对Sf前议提出的事件发生时多个节点同时报告引起冲定问题和可靠性保证节点不需过多报告问题,给出一个新的解决方案。新方案是在S-MAC协议的基础上加入了以概率方式随机债听的过程。针对加入了以概率方式随机债听后出现的问题,提出了三个机制来解决达要问题。新方案要比Sif协议节省能量，但会增加延这、增加导找路由的难度。
关键词:Sift S-MAC PS-MAC路由冲突中图分类号：TP393
文献标识码：A
1引言
无线传感器网络中，介质访间控制(mediumaccesscontrol， MAC)协议决定了数据使用信道的方式，介质访问控制协议通过在区域内部的传感器节点之闻分配有限的网络通信资源来实现，是构造无线传感器网络系统的底层结构的基础，介质访问控制协议介于无线传感器网络协议的物理层和数据链路层之间，为网络层提供透明的数据传输业务，主要工作是媒介服务、差错控制，对网络的性能起着关键作用，是确保无线传感器网络能高效率，可靠性通信的关键协议。因无线传感器网络用途广泛，受到很多学者的关注，所以研究无线传感器网络中MAC协议的人很多，提出了很多协议，这些协议按分配信道的方式分为竞争型MAC(有PAMAS.S-MAC,T-MAC,Sift,PatternMAC等),无竞争型MAC(例如,SMACS TRAMA，Y-MAC等)、混合型MAC(例如,Zebra MAC.MH-MAC)。
Sift协议是为解决一个事件发生后N节点同时报告时会引起空间冲突，且为广可靠性也只需R个报告即可而提出的分配型MAC协议，显通过在信道竞争期间不同时的给予不同的发送概率给出解决方案，但并没有考虑无线传感器节点提出的节能要求。而无线传感器网络的能量消耗，直接影响着五项传感器网络的MAC层的设计。我们在S-MAC协议的基础上提出了随机侦听的MAC协议既考虑了节能、又能解决S协议提出的问题，当然也会带来一些问题，这些问题有路由间题.发送时的干扰问题等。下面的主要目的就是去解决这些间题
2随机侦听S-MAC协议
Sift协议主要关心的间题是如果有事件发生，则周围节点都会感受到这一事件，同时报告则会引起新到冲突，另一个问题是N个感受到的节点不需要每个都需要传送同一个信息，为增加可靠性，N个中有R个发送即可。Sift协议给出的解决方法是对802.11的发送窗口做改进：发送窗口固定，给发送节点消息不同时障使用不同的概率，如果发送失败，节点下一时隙发送消息的概率加大。
我们对Sift协议关心的信道冲突问题给出了另一个人解决方案。主要的思想是采用S-MAC的侦听、随眠机制，不过在侦听时段不是每次都要开始侦听，而是以概率P的方式开始侦听，以概率1-P 的方式随眠。我们称此协议为随机S-MAC协议(简称PS-MAC)。
随机S一MAC协议采用的第一个机制：我们把时间划分成周期性的时间段，每个周期划分为侦听、睡眠。虽然划为侦听、睡眠阶段，但每个周期侦听阶段并不是都要开始侦听，而是以概率P开始侦听，以概率1-P的睡眠。其余采用和S-MAC协议一样的方法，侦听阶段划分为同步传输阶段和数据传输阶段，并采取CSMA/CA的方式竞争信道。其中P值的选取可根据部署的密度和可靠性要求来选取，例如要求可靠性为N个邻居节点有R个节点发送信息，则可取P=R/N。
采用了随机S一MAC协议的第一个机制后，在事件发生后，节点收稿日期：201509-21
文章编号：1007-9416(2015)10-0031-0)
没有发送出去数据的因素就不只是信道竞争没有成功的原因那么简单了。因为每个节点是以概率P开始侦听信道，不是每个周期都要醒过来侦听信道，所以要发信息的节点的下一跳节点可能在你要发送信息的时候并没有侦听信号，也就是下一跳路由节点就找不到。为了解决这种情况，我们提出了第二种机制。
随机S-MAC协议采用的第二个机制：节点u如果第一时间周期没有成功发送信息，则同节点u同时侦听的节点u的邻居节点下一次开始侦听的概率变为αP(其中1<α，α为固定的数，比如可取2),节点u的其余节点下一次开始侦听的概率仍为P，节点u开始下一次侦听的概率为1。节点u如果第二个时间周期仍没有成功发送信息，则同节点u同时侦听的节点的邻居节点在下一次开始侦听的概率在刚才的基础上乘α，节点u的其余节点下一次开始侦听的概率仍为P，节点 u开始倾听的概率为1。此过程一直继续，知道节点u成功发送信息，发送成功后节点u通知的邻居节点下一次开始侦听的概率变为P
由于使用了以概率P开始侦听信道的方式，使得在传输信息的节点的下一跳节点并不一定开始侦听工作，这样可能会给传输带来延迟。
冲突的解决方案采用了RTS/CTS/ACK方法，但会遇到另一个问题。因为是以税率P开始侦听信道，这样发送节点u在发送RTS/ CTS这些串扰信息时没侦听的邻居节点就没收到。这样在节点在u 发送信息时这些邻居节点就会醒来干扰信息的发送。为了解决这一问题我们引人了第三个机制。
随机S-MAC协议我采用的第三个机制：每个节点在开始侦听阶段首先要根据接收到的信号强度决定是否接着去睡眠，为保证节点u能传输信息，邻居节点在u传输信息时如果开始侦听信道且信号强度大于一个给定的阀值应该去睡眠，当然这样的邻居节点仍按税率P周期性的侦听和睡眠。
第三个机制要求节点开始侦听信道时使用阅值去判断是否开
始侦听，这会进一步增加延迟和能量消耗。 3结语
针对sift协议提出的问题，给出了另一个解决方案。通过把S-MAC周期性的侦听、睡眠机制改为以概率P的方式开始侦听,基本能解决sf协议提出的问题。但这样会造成传输节点找不到路由中的下一跳路径间愿、也会使得节点在传输过程中可能遇到冲突问题，针对这些问题我们给出解决机制。但使用这些机制会增加传输的延迟，同时会给路由带来一定的困难。虽然我们提出了解决的方案，但
还有不是之处有待改进。参考文献
[1 Jw.Ye,J Heidemann,D.Estrin.Medium Access Contro1 with Coor-dinated Adaptive Sleeping for Wire less Sensor Networks[J].IEEE Transact ions on Networking.2004,12(3):493506.
[2]李晓维.无线传感器网络技术[M].北京：北京理工大学出版社， 2007.
作者简介：张涌逸(1968一),男，汉族，山西河曲人,颈士，制教投,研究方向：网络容错、网络路露由和协议等