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本文针对状态/事件监测类无线传感器应用的特点,深入探讨其MAC算法的设计。根据网络流量以及传输模式在不同时间段的不同的特点,将MAC协议的设计分为了两个部分,一部分是针对状态监测阶段,另一部分则是针对于事件的发生阶段。
在状态检测阶段MAC协议的设计中,参考当前适用于低网络负载的脉冲型短导频类MAC协议。指出了其设计设计上的缺陷,即短导频包之间空闲间隙的存在极大的延长了接收节点所需的采样周期。并提出了一种改进的脉冲型短导频类MAC协议-XY-MAC。该协议采用早截止的机制,显著地缩短了上述空闲时隙,从而达到了更高的能耗效率。同时本文还探讨了,当网络中的节点所需的能耗效率不同时,如何设计不平衡的MAC协议,从而在耗费一定低能耗效率需求节点的能量的代价下,节约更多的高能耗需求节点的能量。
对于事件发生阶段的MAC协议的设计,我们根据其网络流量的特点得知,采用导频采样类MAC协议的效果并不好。直接采用CSMA的方式是一种既简单又高效的方式。
我们将设计的XY-MAC在实际的无线传感器节点上用C语言进行了实现,通过示波器直观的展示了节点内部MAC协议的工作机制。并在其组成的无线传感器实验网络中与典型的脉冲型短导频类MAC协议X-MAC进行了比较。根据对相关数据的分析,本文分析了XY-MAC在能耗效率上的提升的情况,并总结出了这种提升在不同的网络负载以及传输速率下的变化趋势。近而得出了XY-MAC所适用的无线传感器网络的应用类型。