無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的SMAC協(xié)議跨層優(yōu)化.pdf

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1、16《電氣開(kāi)關(guān)》(2016．No．2)文章編號(hào)：1004—289X(2016)02—0016—03無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的SMAC協(xié)議跨層優(yōu)化林銘瀚，胡永洪，薛毓強(qiáng)，凌飛鴻(1．福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，福建福州350116；2．國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司，福建福州350002)摘要：針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于個(gè)別節(jié)點(diǎn)因能量消耗大而加快網(wǎng)絡(luò)消亡問(wèn)題。本文采用能量均衡思想對(duì)SMAC協(xié)議進(jìn)行跨層優(yōu)化，提出了b—SMAC協(xié)議，節(jié)點(diǎn)可根據(jù)路徑能耗來(lái)更新路由表，有效優(yōu)化選擇下一跳的節(jié)點(diǎn)，達(dá)到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能

2、耗均衡的目的。NS一2軟件仿真結(jié)果表明，b—SMAC比SMAC協(xié)議更有效解決能量非均衡消耗問(wèn)題，減少了網(wǎng)絡(luò)消耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存周期。關(guān)鍵詞：WSN；熱點(diǎn)問(wèn)題；SMAC；跨層優(yōu)化中圖分類號(hào)：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BCrossLayerOptimizationofSMACProtocolBasedonEnergyBalancedLINMing—han，HUYong—hong，XUEYu—qiang，LINGFei—hong(1．CollegeofElectricalEngineeringandAut

3、omation，F(xiàn)uzhouUniversity，F(xiàn)uzhou350116，F(xiàn)ujianChina；2．FujianElectricPowerCompanyLimited，F(xiàn)uzhou350002，F(xiàn)ujianChina)Abstract：Inwirelesssensornetwork．a(chǎn)sforindividualnodesenergyconsumptionwhichacceleratethedemiseofthenetwork．Basedonenergybalancedideatocross

4、layeroptimizationofSMACprotocol，theb-SMACprotocolispro—posed．Toachievethepurposeofbalancingtheenergyconsumptionofnodes，thenodecanupdatetheroutingtableonthebasisofenergyconsumptionofpath，optimalselectionofnexthopeffectively．TheNS一2softwaresimulationre

5、sultshowsthat-b-SMACprotocolismoreefficientthanSMACtosolvetheenergyconsumptionproblemofnon-balancedinthenet—work，extendthenetworklifecycle．Keywords：WSN；hotspotproblem；SMAC；crosslayeroptimization今研究的熱點(diǎn)。在物理層(MAC)當(dāng)中，節(jié)點(diǎn)的主要能1引言耗主要來(lái)自①數(shù)據(jù)發(fā)送；②載波偵聽(tīng)；③數(shù)據(jù)重發(fā)；④無(wú)線傳感

6、器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)所協(xié)議開(kāi)銷等J?，F(xiàn)如今，應(yīng)用較多的MAC協(xié)議有組成的“多跳”傳輸?shù)淖越M織網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)SMAC協(xié)議、TMAC協(xié)議、DMAC協(xié)議等。具有易布署，覆蓋范圍廣，可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，成本低廉本文基于SMAC協(xié)議的特點(diǎn)，提出了b—SMAC等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事、工業(yè)控制(balanced—SMAC)協(xié)議。該協(xié)議的主體思想是節(jié)點(diǎn)等多種領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn)的是，WSN因其優(yōu)良特性在未根據(jù)路徑能耗來(lái)更新路由表，優(yōu)化選擇了下一跳的節(jié)來(lái)將擁有更加廣泛的應(yīng)用空間。點(diǎn)，進(jìn)而

7、使網(wǎng)絡(luò)能量均衡，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存周期。因布署環(huán)境限制，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)絕大2SMAC協(xié)議部分由電池供電。此外，布署節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多，環(huán)境復(fù)雜，后期電池更換不便，而節(jié)點(diǎn)能量是有限的，如何在SMAC協(xié)議是一種基于競(jìng)爭(zhēng)的媒體訪問(wèn)控制協(xié)節(jié)點(diǎn)能量有限的情況下，提高節(jié)點(diǎn)的續(xù)航能力成為當(dāng)議，其主要功能是降低節(jié)點(diǎn)的能耗，以延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的生存周期。其基本思想是每個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，就通基金項(xiàng)目：國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司科技項(xiàng)目(編號(hào)：521309135004)過(guò)SYNC廣播包以同步調(diào)度表，并結(jié)成同步調(diào)度表虛《電氣開(kāi)關(guān)

8、》(2016．No．2)17擬簇。每個(gè)節(jié)點(diǎn)基于同步調(diào)度表進(jìn)入睡眠一偵聽(tīng)的工SMAC協(xié)議的SYNC廣播包中加人路徑能耗以及能量作機(jī)制以降低節(jié)點(diǎn)能耗J。節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸字段，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)能量信息的共享。最后，收到SYNC廣時(shí)，需先通過(guò)握手機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)到傳輸信道，在其他節(jié)點(diǎn)的播包得節(jié)點(diǎn)根據(jù)其能量信息更新其路由表。睡眠時(shí)段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸直至傳輸完成。2．1周期性的睡眠一偵聽(tīng)周期性的睡眠一偵聽(tīng)是讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)間歇性的進(jìn)入睡眠狀態(tài)以節(jié)約能量，當(dāng)定時(shí)器時(shí)間到的時(shí)候則喚醒偵聽(tīng)信道。SMAC協(xié)議睡眠機(jī)制如圖1所示。調(diào)度2圖1