MAC协议

三种MAC协议

• 竞争型MAC协议
• 分配型MAC协议
• 混合型MAC协议

复习课件

MAC协议的能耗因素分析

• 消息碰撞
• 空闲监听
• 串扰
• 控制报文开销

WSN传感器节点的能耗分析

传感器节点的通信模块状态

• 发送
• 接收
• 监听
• 睡眠

WSN的MAC协议无线信道使用策略：

• 采用 监听/睡眠 交替
• 为使节点在无线通信模块睡眠时不错过数据，或是为了减少节点的过渡侦听，邻居节点需要同时睡眠或唤醒。

作业

1. 设计MAC层的主要目的是什么？无线传感器网络MAC协议设计中主要考虑哪些因素？

• 主要目的: 解决多个节点共享单个信道的问题，调配节点何时占用信道进行信息传输，避免节点之间的传输发生碰撞。（节点使用宽带的公平性、提高宽带利用率、增加网络实时性）
• WSN：1 能量有效性 2 协议的可扩展性和适应网络拓扑变化的能力 3 其他的网络性能指标如延迟、信道利用率等

2. 简述CSMA/CA协议的工作原理。在使用CSMA/CA的网络中，节点访问介质之前等待一个随机延迟时间，这样做的原因是什么？

• 注意：与CSMA/CD不一样！CSMA/CA为Collision Avoidance. 边发边检测是CD的特点。
• CA工作原理：发送前监听信道是否空闲。空闲即发送，冲突时退避一段时间后继续监测。
• 多个节点同时监测到信道空闲，若无随机延迟，则多个节点会一同发送数据至信道，造成冲突。若有随机延迟，会允许延迟时间最小的节点发送数据。

3. 基于竞争的MAC协议主要特点是什么？说明SMAC针对无线传感器网络所做的改进。

• 特点：发送时主动抢占。按需分配。发送数据产生碰撞时，采用某种机制重传数据，直至数据发送成功或放弃发送。
• 改进：1. 周期性睡眠/侦听 2. 自适应侦听 3. 串音避免 4. 短数据包消息传递

4. 基于分配的无线传感器网络MAC协议的主要优势是什么？适合于什么情况下使用 ？有什么不足之处？

• 优势：1 无冲突 2 无隐藏终端问题 3 易于休眠
• 使用范围：适用于网络流量变化不大、网络节点变化不大的场景
• 不足：1 难以调整时间帧长度与时间槽分配 2 对于动态拓扑结构适应性差 3 对节点发送数据量变化不敏感

5.隐藏终端与暴露终端

• 注意：1 以每个节点为圆心，画出其影响范围。2 发生冲突是对接收端而言。3 理论上是否允许发送，应看接收端是否发生冲突，一个判断方法看接收端是否被两个发送端覆盖
• 隐藏终端：接收端收到多个信息。—><-----
• 暴露终端: A<-----B------->C----->D
  B向A发数据，同时以B为圆心的范围检测信道被占用，则B圆范围内所有节点无法发送数据。但理论上可以发送。