無線傳感器網絡高效的MAC協議研究
圖8、9為平均延遲隨節點發包數量變化的曲線。從圖8可以看出,在網絡中負載較低、節點數量較少時,IL-MAC中節點的平均延遲稍稍好于RI-MAC。而當節點數量增加時,如圖9所示,IL-MAC算法在延遲上要明顯好于RI-MAC。這是因為IL-MAC能夠通過發送端傳輸模式的變換及時進行傳輸,將一些延遲高的數據通過前導優先發送。本文引用地址:http://www.cqxgywz.com/article/162172.htm

圖10、11為平均能耗隨節點數量及發送速率的變化曲線。總的來說,IL-MAC協議在耗能上低于RL-MAC。由于IL-MAC在網絡初始化時需要進行局部同步,會有一定的額外開銷,因此在發送節點較少時IL-MAC的優勢并不明顯。但是隨著發送節點的增多,節點之間的相互影響增大,IL-MAC通過睡眠調度節省能耗的優勢逐漸顯現出來。如圖11中,IL-MAC在較高負載時的性能要遠遠好于RI-MAC算法。

圖12、13為平均吞吐量隨發送節點及發包速率的變化曲線。IL-MAC協議在9個節點的網絡中吞吐量與RI-MAC基本持平,在7×7的網絡中表現出較好的性能提升。由于去除前導技術在發送節點過多時,因接收端相同發生沖突的概率很大,會造成吞吐量下降。如圖13中,當發包速度提高到每秒30個包時,RI-MAC的吞吐量有一定的下降。而前導傳輸較少產生沖突,隨著局部同步的引入,發送節點能夠盡量縮短前導的長度,相比較于產生沖突的去前導來說,IL-MAC能得到更高的吞吐量。
4 結束語
本文結合傳感器網絡中發送端啟動和接收端啟動算法的優點,設計和實現了一個能夠自適應轉換前導發送模式并具有局部同步功能的IL-MAC協議。該協議根據發送端消息隊列的長度來決定是否采用前導發送模式,減少了接收端的饑餓狀態;當網絡中負載較大時,避免了多個節點同時向一個節點發送數據帶來的沖突,確保發送端能盡快與接收端完成消息傳遞;采用局部同步算法,大大減少了發送節點實時監聽的時間。IL-MAC在RI-MAC基礎上進行的一些改進充分利用了網絡中的調度信息,克服了RI-MAC存在的不足,有效地降低了網絡延遲,也在一定程度上克服了網絡中一些隨機、可變的因素,使算法性能更加穩定、均衡。
此外在實驗過程中也發現,由于本算法基于單信道通訊,若通信范圍內有節點在傳輸消息,則鄰居節點只能進行休眠。而多信道可以利用不同的頻率同時進行傳輸,在很大程度上減少沖突的發生,提高網絡的吞吐量,下一步擬采用多信道傳輸的IL-MAC,使其能更好地適應更多應用的需要。















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