無線傳感器網(wǎng)絡的SMAC協(xié)議跨層優(yōu)化.pdf

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1、16《電氣開關》(2016.No.2)文章編號:1004—289X(2016)02—0016—03無線傳感器網(wǎng)絡的SMAC協(xié)議跨層優(yōu)化林銘瀚,胡永洪,薛毓強,凌飛鴻(1.福州大學電氣工程與自動化學院,福建福州350116;2.國網(wǎng)福建省電力有限公司,福建福州350002)摘要:針對無線傳感器網(wǎng)絡中,由于個別節(jié)點因能量消耗大而加快網(wǎng)絡消亡問題。本文采用能量均衡思想對SMAC協(xié)議進行跨層優(yōu)化,提出了b—SMAC協(xié)議,節(jié)點可根據(jù)路徑能耗來更新路由表,有效優(yōu)化選擇下一跳的節(jié)點,達到無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點能

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題,減少了網(wǎng)絡消耗,延長了網(wǎng)絡生存周期。關鍵詞:WSN;熱點問題;SMAC;跨層優(yōu)化中圖分類號:TP212文獻標識碼: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。在物理層(MAC)當中,節(jié)點的主要能1引言耗主要來自①數(shù)據(jù)發(fā)送;②載波偵聽;③數(shù)據(jù)重發(fā);④無線傳感

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

7、使網(wǎng)絡能量均衡,延長了網(wǎng)絡生存周期。因布署環(huán)境限制,無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點絕大2SMAC協(xié)議部分由電池供電。此外,布署節(jié)點的數(shù)量多,環(huán)境復雜,后期電池更換不便,而節(jié)點能量是有限的,如何在SMAC協(xié)議是一種基于競爭的媒體訪問控制協(xié)節(jié)點能量有限的情況下,提高節(jié)點的續(xù)航能力成為當議,其主要功能是降低節(jié)點的能耗,以延長節(jié)點的生存周期。其基本思想是每個節(jié)點在網(wǎng)絡初始化時,就通基金項目:國網(wǎng)福建省電力有限公司科技項目(編號:521309135004)過SYNC廣播包以同步調(diào)度表,并結(jié)成同步調(diào)度表虛《電氣開關

8、》(2016.No.2)17擬簇。每個節(jié)點基于同步調(diào)度表進入睡眠一偵聽的工SMAC協(xié)議的SYNC廣播包中加人路徑能耗以及能量作機制以降低節(jié)點能耗J。節(jié)點在進行數(shù)據(jù)傳輸字段,實現(xiàn)節(jié)點能量信息的共享。最后,收到SYNC廣時,需先通過握手機制競爭到傳輸信道,在其他節(jié)點的播包得節(jié)點根據(jù)其能量信息更新其路由表。睡眠時段進行數(shù)據(jù)傳輸直至傳輸完成。2.1周期性的睡眠一偵聽周期性的睡眠一偵聽是讓每個節(jié)點間歇性的進入睡眠狀態(tài)以節(jié)約能量,當定時器時間到的時候則喚醒偵聽信道。SMAC協(xié)議睡眠機制如圖1所示。調(diào)度2圖1

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