無線多媒體傳感器網絡MAC協議研究
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針對無線Ad Hoc網絡，文獻[9-12]提出幾種基于競爭占用和載波監聽的MAC協議。由于無線介質的相似性，這些算法也能夠適用于無線傳感器網絡。IEEE 802.11e對MAC層區分業務等級做出了規定，是競爭占用方案設計的主要依據。在這些方案中，根據分組優先級，區分業務可以通過改變對應的IFS持續時間和CW大小實現。例如，Veres對分布式算法進行了研究，通過改進的IEEE 802.11 DCF實現區分業務。首先，算法根據分組優先級確定競爭窗范圍CWmin和CWmax，然后根據其值決定退避時間。這樣就可以將高優先級分組的CWmin和CWmax值設置得低于低優先級分組，縮短了退避時間。
Lu等人綜合考慮了距離和時間限制，提出了RAP分組調度策略。采用RAP的MAC協議對IEEE802.11進行了改進。與IEEE 802.11e類似，它采用基于優先級的幀間值和退避窗值。仿真結果表明這種策略適合于節點實時監控的無線傳感器網絡的通信調度。其他基于IEEE 802.11的方案也都遵循這樣的原則。
一般來說，競爭占用方案使用方便、擴展性好，適合于處理多種業務流，不同于需要準確估計業務量的非競爭占用方案。但缺點是，無法像非競爭占用方案那樣對業務提供實時性保障。因此，這類協議比較適用于對預見性要求不高的網絡，如果要在多媒體無線傳感器網絡中成功運用，這些方案需要對接入業務提供概率保障。
2.3混合方案
MAC混合方案有效結合了非競爭占用和競爭占用方案的優點。該方案將傳輸周期分為預約(競爭)周期和發送(非競爭)周期兩個子周期。在預約周期內，傳感器鄰節點根據業務量競爭發送機會和發送周期。一旦獲取發送時隙，發射機和接收機間就會進行通信。Adamout等人提出的靜態Ad Hoc／WSN就是這種混合方案的典范。Adamout將整個網絡分成若干網格，同一網格中的節點問可以相互通信，同時將時間分成預約周期和發送周期的固定幀，在預約周期內，網格節點通過交換三條信息進行發送／接收數據的時隙預約，一旦預約成功，該節點將在非競爭周期發送／接收數據。如果在允許的時延范圍內成功完成了預約和數據傳輸，那么實時業務的時延要求就得到了保障。
混合方案優點是擴展性好，控制開銷和沖突開銷較小，能夠有效節省網絡資源。但缺點是，為了成功預約，鄰節點需要進行同步。因此，與競爭占用方案相比，混合方案需要大量節點間通信開銷。
3結 語
WMSN作為傳感器網絡新的研究方向，在軍事和民用等諸多領域中顯示出廣闊的應用前景。在保障多媒體業務傳輸前提下，如何設計高效節能的MAC協議是保證整個網絡正常運行的關鍵技術之一。本文重點分析了當前幾種典型的MAC協議，并討論了其對實時多媒體應用的支持能力。通過分析可知，混合方案更適合于支持WMSN實時通信。因為混合方案不僅提供了實時性業務保障，同時提高了能耗效率和帶寬利用率，并具有良好的擴展性。
但是，上述MAC協議仍存在許多需要解決的開放問題。例如，協議沒有考慮到數據冗余、能耗延遲均衡折衷等問題，同時在設計中大多忽略了無線網絡端到端分組延遲、信道質量、功率控制和節點異構等其他問題。高效節能的MAC協議應該在區分業務保障復雜度和資源高效應用兩方面取得平衡。這些都是今后無線多媒體傳感器MAC協議設計時需要考慮的問題，希望能夠對國內今后的研究工作起到一定的推動作用。
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