无线传感网中一种基于即时信息的TDMA方案_开元app官方入口下载

本文摘要：媒体访问控制（MAC）协议对无线传感网的性能具备最重要影响。

媒体访问控制（MAC）协议对无线传感网的性能具备最重要影响。根据无线传感网在网络性能方面的拒绝，针对现有无线传感网协议在节点能耗和时延方面的严重不足，明确提出了一种IM-TDMA方案，根据节点流量的变化，动态地调节帧宽，提升信道利用率；同时使用计数器管理及续传优先的调度方式，修改了调度复杂度，减少了节点能耗。建模结果表明：IM-TDMA方案能有效地节约能耗。

减少时延，可运用于实际无线传感网的MAC协议方案中。　　0章节　　无线传感网络（WirelessSensorNetwork）是由许多在空间中产于的自动装置构成的一种无线通信网络，这些装置用于传感器监控有所不同方位的物理或环境状况（比如温度。声音。振动。

压力。运动或污染物），并相互协作，分享信息。

无线传感网络最初源于战场监测等军事应用于，现被应用于很多民用领域，如环境与生态监测。身体健康监护。家居自动化以及交通掌控等。

其应用于价值，已引发世界多国军事部门。工业界和学术界的普遍注目。

　　无线传感网有TDMA和CSMA两种基本的MAC协议方案。其中基于TDMA的MAC协议构建信道分配的机制非常简单成熟期，它没CSMA竞争机制的撞击和重传问题，而是为传感器网络中每个节点分配独立国家的时隙用作数据发送到或接管，数据传输时不必须过多的掌控信息，且节点在空闲时需要及时转入睡眠中状态。因而在节点无移动且网络部署情况未知的场景，使用TDMA方式展开通信，可避免信道冲突以及冲突引发的丢包和能量损耗；确保数据传输的实时性和可靠性；令其节点在不工作期间转入睡眠中状态，以留存能量。

这些特点很合适无线传感网中的节约能源拒绝。近年来，有很多基于TDMA的改良方案，像LEACH.BCMAC等。这些新的方案虽然在资源节约。

性能提升下有了一些改良，却不存在调度方式简单。时延过大。信道利用率较低。资源浪费等不合理性。

因此谋求新的方案以改良不存在的问题，依然是业界面对的急迫任务。　　1问题叙述　　现有无线传感网中，基于TDMA的MAC协议大多是与簇的组网方式结合。将网络区分为若干个簇，每个簇议会选举一个簇头节点当作集中于控制点，对簇内成员展开TDMA调度，各簇内成员在其分配的时隙内发送数据。

　　典型的有LEACH协议，该协议以两组单位周期性继续执行簇的重构过程。如图1右图，每轮分成簇的构成阶段和簇的平稳阶段。

簇的构成阶段，主要已完成簇头节点的自由选择。广播。

创建和调度机制的分解。簇的平稳阶段，分成调度阶段和数据传输阶段。

调度阶段，簇头根据搜集来的簇内节点的信息，将数据传输阶段分配为n个长度大于的帧，每个帧内的时隙又相同分配给簇内的成员，每轮只调度分配一次。数据传输阶段，根据调度结果，每个簇内成员在每帧中的相同时隙内展开数据传输。每轮数据传输阶段之后展开下一轮的簇重构过程。

这种基于簇的TDMA协议，使用周期性的议会选举簇头的方法，使得各簇头节点的能量获得平衡，缩短了网络的工作寿命；但是在每一轮中只展开一次调度，且n个帧的长度大于，各节点在帧内的时隙相同。如图1右图，假设在一个帧内只有第1.5.m三个节点有数据必须传输（图中的阴影时隙，即回应有数据传输），则无数据传输节点所闲置的相同时隙就不会被浪费，从而造成了信道利用率低落，时延增大。

同时由于簇头起着的是发送信息的功能，因而在整个帧内，簇头都必须维持监听状态，浪费了簇头的能量。　　图1LEACH调度协议　　类似于的还有BCMAC协议，如图2右图，该协议与LEACH协议在簇的构成阶段相近。在平稳阶段对TDMA协议展开了一些改良，即在每帧开始时，由那些有数据传输的节点向簇头发送来申请人，簇头节点根据申请人情况来分配时隙，并向簇内节点广播调度方法，每个必须发送数据的节点取得一个确认的发送到时间，没数据必须发送到的节点则正处于睡眠中状态，并在下一帧开始时苏醒。

假设只有三个节点有数据传输，则簇头节点将节点信息搜集一起展开时隙分配。由于簇头需要在整个帧宽内维持侦听且无数据传输的节点可以正处于睡眠中状态，因而节约了大量的能量。同时由于使用了相同帧宽，依然不会有时隙被浪费，因而没提升信道利用率，时延仍然相当大。

该方案中，簇头必须广播各个节点的ID号及调度方案，减少了调度支出，减少了能量消耗。本文明确提出的IM-TDMA方案是在现有TDMA协议的基础上，通过变大帧宽来适应环境网络流量变化，提升信道利用率，减少时延；并通过计数器管理方式来展开TDMA调度，减少调度复杂性，增加调度支出，减少能耗；同时挑选适合的时隙大小，更进一步优化网络性能。

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