關(guān)于無線傳感器，前文已經(jīng)有很詳細(xì)的介紹了。作為未來科技發(fā)展的重點(diǎn)，無線傳感器以兩大科技相繼于一身——無線技術(shù)+微傳感技術(shù)。那么本文重點(diǎn)介紹的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)訪問信道方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類

目前針對不同的傳感器">傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，研究人員從不同的方面提出了多種MAC協(xié)議，但目前對WSN的MAC協(xié)議還缺乏一個(gè)統(tǒng)一的分類方式。本節(jié)提出的MAC分類方法是根據(jù)節(jié)點(diǎn)訪問信道的方式：給節(jié)點(diǎn)分配固定的無線信道還是節(jié)點(diǎn)隨機(jī)競爭訪問信道，將WSN的MAC協(xié)議分為4類：基于競爭(Contention-based)的MAC協(xié)議;基于調(diào)度算法(Scheduling-based)的MAC協(xié)議;非碰撞(Collision free)的MAC協(xié)議;混合(Hybrid scheme)的MAC辦議。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類——基于競爭的MAC協(xié)議

多數(shù)分布式MAC協(xié)議采用載波偵聽或沖突避免機(jī)制并采用附加的信令控制消息來處理隱藏和暴露節(jié)點(diǎn)問題?；诟偁庪S機(jī)訪問的MAC協(xié)議是節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過競爭方式使用無線信道。IEEE802.11 MAC協(xié)議采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問(Carrier SensorMultiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)是典型的基于競爭MAC協(xié)議。在IEEES02.11 MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，研究人員提出了許多用于傳感器">傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于競爭的MAC協(xié)議，例如：S-MAC協(xié)議、T-MAC協(xié)議、ARC-MAC協(xié)議、Sift-MAC協(xié)議、Wise-MAC協(xié)議等。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類——基于CSMA/CA的MAC協(xié)議

CSMA/CA主要應(yīng)用于無線局域網(wǎng)IEEE802.11MAC協(xié)議在分布式協(xié)凋(Distributed Coordination Function，DCF)工作模式下的一種協(xié)議。在DCF工作模式下，節(jié)點(diǎn)在偵聽到無線信道忙之后，采用CSMA/CA機(jī)制和隨機(jī)退避算法，實(shí)現(xiàn)無線信道的共享。

IEEE802.15.4基本上是應(yīng)用類似IEEF802.11的CSMA/CA方式競爭通信，節(jié)點(diǎn)定期偵聽信道，接收Beacon幀.在沒有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收時(shí)進(jìn)入休眠轉(zhuǎn)臺，協(xié)調(diào)器(Coordinator)緩存發(fā)往休眠節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，定期發(fā)送Beacon幀，幀攜帶這些數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)地址，節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)器緩存了發(fā)往自己的數(shù)據(jù)之后，向其發(fā)送POLL幀，表示自己可以接收數(shù)據(jù)，協(xié)凋器在收到POLL幀之后，首先向節(jié)點(diǎn)發(fā)送ACK幀，隨后發(fā)送緩存的數(shù)據(jù)，在收到數(shù)據(jù)之后，節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)器發(fā)送ACK幀。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類——S-MAC協(xié)議

S-MAC(Sensor-MAC)協(xié)議是較早的針對WSN的一種MAC協(xié)議，他是在802.11MAC的基礎(chǔ)上，采用下面介紹的多種機(jī)制來減少了節(jié)點(diǎn)能量的消耗。固定周期性的偵聽和睡眠：為了減少能量的消牦，傳感器">傳感器節(jié)點(diǎn)要盡量處于低功牦的睡眠狀態(tài)。S-MAC協(xié)議采用了低占空比的周期性睡眠/偵聽。為了使得S-MAC協(xié)議具有良好的擴(kuò)展性，在覆蓋網(wǎng)絡(luò)中形成眾多不同的虛擬簇。

消息傳遞技術(shù)：對于無線信道，傳輸差錯(cuò)與包長度成正比，短包成功傳輸?shù)母怕室笥陂L包。在S-MAC協(xié)議中消息傳遞技術(shù)將長消息分成若干短包，利用RTS/CTS握手機(jī)制，一次性發(fā)送整個(gè)長消息，這樣既提高發(fā)送成功率，有減少了控制消息。流量自適應(yīng)偵聽機(jī)制：傳感器">傳感器節(jié)點(diǎn)在與鄰居節(jié)點(diǎn)通信結(jié)束后不立即進(jìn)入睡眠狀態(tài)，而保持偵聽一段時(shí)間，采用流量自適應(yīng)偵聽機(jī)制，減少了網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲。

S-MAC協(xié)議與IEEE802.11 MAC相比，在節(jié)能方面有了很大的改善。但睡眠機(jī)制的引入，使得網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲增加，吞吐量下降。針對S-MAC協(xié)議存在的不足，研究人員對其進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種帶有自適應(yīng)睡眠的S-MAC協(xié)議。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類——T-MAC協(xié)議

T-MAC(Timeout-MAC)協(xié)議與自適應(yīng)睡眠的S-MAC協(xié)議基本思想大體相同。數(shù)據(jù)傳輸仍然采用RTS/CTS/DATA/ACK的4次握手機(jī)制，不同的是在節(jié)點(diǎn)活動(dòng)的時(shí)隙內(nèi)插入了一個(gè)TA(Time Active)時(shí)隙，若TA時(shí)隙之間沒有任何時(shí)間發(fā)生，則活動(dòng)結(jié)束進(jìn)入睡眠狀態(tài)。TA的取值對于T-MAC協(xié)議性能至關(guān)重要，其約束條件為：TA=m(C+R+T)，m>1，其中C為競爭信道時(shí)間，R為發(fā)送RTS分組的時(shí)間，T為RTS分組結(jié)束到發(fā)出CTS分組開始的時(shí)間。在仿真的時(shí)候，一般選取m=1.5，即：TA=1.5