对于无线传感器网络的MAC协议不能应用于复杂事件检测和周期性事件共存环境的问题，自适应混合MAC协议TC2？提出了可以应用于集群网络的MAC。于寻找能源和节能策略，时隙分配方法，时间同步策略和竞争访问机制CSMA / MAC协议TC2？无线传感器网络;网络架构; MAC协议;节能中图分类号：TN926？ 34; TM417文件代码：A文章ID：1004？ 373X（2017）03？ 0007？ 05Recherche和协议仿真低功耗传感器网络，而不filXU Li.sub.1 THAT Zhaogui2（1.实验中心，锦江之星四川大学，眉山620860，中国;实验中心，技术大学和企业四川，成都611745，摘要：由于无线传感器网络的MAC协议可以“适用于事件感知和周期性事件感知的复杂环境，TC2？提出了应用于聚类网络的自适应混合MAC协议的MAC。于能量的研究？ MAC层源和节电策略，TC2时隙分配方法和同步策略，MAC协议和CSMA / CA接入机制。：无线传感器网络;牌坊。络很明显，随着检测技术，通信技术，通信技术的快速发展，无线传感器网络[1]（WSN）的发展为新的机遇和挑战铺平了道路分布式信息处理和微机电技术。WSN的底层架构由MAC构建[2？ 4]中，MAC协议是用于WSN的一个重要原理起作用，但现有的MAC协议[3，5]以下问题：当数据突发/溢出当具有周期的检测数据传输，突发/溢出数据无法实时完成传输;不能保证异构传感器节点使用传输信道的规律性;上述三个问题阻止了当前MAC协议在事件和周期性事件的意识共存的复杂环境中的应用。于上述问题，自适应混合MAC协议TC2？提出了可以应用于集群网络的MAC。协议可以使用一种用于在二进制树和并行访问机制CSMA / CA的由槽限定的形式分配时隙块实行灵活的休眠调度机制，从而延长生命周期网络和改进WSN中的突发/溢出数据。时传输，提高异构传感器节点传输通道的利用率，支持不同传感器节点的差分服务质量要求。
WSN网络系统和MAC功耗分析WSN网络系统符合ITU提出的无处不在的WSN无线检测执行框架结构？根据节点聚类算法，网络的所有节点被划分为由节点成员和簇头组成的多个簇。了便于研究和分析，在不修改分析结果的情况下对上述网络系统做出以下假设：聚类分为固定聚类。有簇头都由具有特殊功能的节点传输，并且具有足够的功率来执行网络节点的数据合并和数据传输任务，网络的收集器节点处于静态状态。有簇头都可以直接与Sink通信，所有节点都处于静态状态。点的计算能力可以支持不同的MAC协议：无线信号在所有方向上传输所消耗的能量是相同的，并且无线信道是对称的。MAC层功耗分析MAC层功耗主要包括正常业务数据的发送和接收，待机，冲突，串扰和过载。制包。须消费。于无线通信模块是传感器节点的主要能源，因此其能量消耗显着低于待机状态下的节点的能量消耗。果，通过采用定期监视和监听策略以及冲突避免机制，可以降低节点功耗。适应混合MAC协议TC2的实现？的MAC TC2™MAC协议将具有相等大小的多个时隙的通信的第一时间帧，并且包括时隙分成三组A，B和C，然后通过包数的功能。组时间间隔的特征如下：组A的时间间隔：节点主要用于传输周期性检测数据，节点的工作机制为TDMA; B组时隙：节点的工作机制是CSMA / CA竞争机制，可以提高超出限制的突发/实时数据传输; C组时间间隔：簇头将接收到的数据发送给网络的Sink接收节点。节点没有数据要传输时，它可以进入待机状态以节省电量。隙分配方法是基于信道的使用来提高节点的公平性，并采用二叉树时隙分割方法。用比特树分割方法将时隙组A划分为多个时隙块，并且根据奇偶校验比特对应关系对所有时隙进行分组，并且在分组之后形成时隙块二进制树。进制分割间隔的方法中，所有的时间间隔块的时间间隔可以被均匀地分布，并且不同尺寸的块的时间间隔可以通过分裂或合并来构造时间间隔块，从而满足不同节点的不同服务质量要求。TC2？ MAC可以根据系统的不同服务质量要求定义时隙的持续时间和长度，也可以在网络运行过程中灵活配置。期和时隙之间的关系如下：其中：[Tframe]是周期的长度; [TSLOT]是所述槽的长度和它的值是由所述数据传输速率，数据分组的大小和时隙数的对数horloge.Le的各组槽在漂移参数（确定A，B，C）根据狭缝块的二叉树结构。[k]的值是重复率的最大值RRNmax。据WSN中事件识别和事件的最终周期性共存的要求，与集群网络架构模型相关联，约定的时隙块表示为“组号？起始指数？重复率“。
隙分配方法如下：保留时隙设置为A？ 0，B？ 0，C？其中，A？ 0用于簇头节点和网内接收节点，Sink Fine Sync; B’ 0用于网络内接收节点，Sink将网络管理信息发送给簇头节点，接入网络微调到新增节点; C 2 0用于集群第一节点将网络管理信息发送到集群成员节点，新节点接收时隙分配参数。了预留时隙A？ 0，B？ 0，C？ 0之上保留，其他时隙在集群中的分配给普通节点A组固定的时隙用于和用于普通节点将数据发送到簇头节点（B组）。他时隙用作由集群中的普通节点共同争用时隙来发送突发数据/传递到集群头节点，基团C的其它时隙被用作专用于集群头节点和接收机节点槽网络。收器传输数据。隔长度单位时间[TSLOT]具有与由所述群集中的节点发送的最小时间间隔[.DELTA.t]数据约束关系：[.DELTA.t = 3××TSLOT 2RRNmax-NHS]（2）其中：RRN是节点占用的时隙块的重复。
它必须是一个整数，以下关系：[RRN≥RRNmax – 日志2Δt3的×TslotRRNmin = RRNmax – LOG2Δt3的×TSLOT]（3）从重复率NRN数目和块的数量等式（3）中的时间间隔。们可以看到，如果节点的数目满足集群关系[N≤2RRNmax-RRNmin]，所以能够确保每个群集节点至少占据一个时隙块与RRNmin和的重复率群集中的所有节点都是同时发送的。测数据的时间间隔满足等式（2）。时隙块被分配给其他节点。QoS的差异原理。试满足异构网络节点的不同延迟要求在特定应用中，您可以根据每个节点的延迟要求采用更灵活，更高效的配置方法。面的时隙分配方法将时间帧的所有时隙分配给该组的节点，并且在实际应用中，还可以保留部分时隙以供新节点使用。TC2™MAC时间同步策略使用基于时间的信道访问机制，并且必须在簇头和群集节点之间提供时间同步。用基于分层粗同步和精细点播同步的时间同步策略，采用“簇节点 – 簇头 – 公共节点”的形式。
形成网络拓扑的过程中，聚合节点周期性地广播传入的同步标签，包括聚合节点的当前时间。头节点通过接收用于近似同步的网络同步信标的时间来完成其自己时间的调整。同步完成后，簇头节点通过CSMA / CA竞争机制访问相应的信道，然后使用双向消息交换机制实现与时间的精确同步。合节点。集中的普通节点使用群集头广播的群集标记来执行粗略的被动网络同步。网络执行期间，随着运行时间的增加，簇头和正常节点的定时精度必须重新同步。据时间精度等级要求，簇头在时间间隔A？中通过双向消息交换机制实现与聚合节点的时间同步。0根据需要。通节点根据需要通过分配的时隙块中的双向消息交换机制与簇头一起执行精确同步。CSMA / CA竞争访问机制为了提高突发/超限，MAC协议的实时数据传输要求？ TC2？在B组时隙中使用CSMA / CA竞争访问机制。体执行流程如图1所示。每个数据传输过程中，节点保留两个变量，一个NB参数。示当前传输的减速次数和指示减速指数的参数BE。NB的初始值为0，BE的最小值由最大值macMin BE和macMax BE定义。去索引，退避窗口和退出时间之间的关系为：其中：分别[无线]和[Tibackoff]表示退避窗口和相位的退出时间[I]撤回，[m]和[σ]分别表示许可。高养老金数量和养老金单位的期限。收回时，后台计数器对于每个时间单位[σ，]递减1，并且当后台计数器减少到0时执行ACC。果通道在空闲时此时，传输数据，否则通过重置背景参数来执行新的停止阶段。退避数量达到所允许的养老金[M]的最大数目，如果信道仍是当时没有无效时，退避处理停止，并且未发送的数据被缓冲，以继续在下一个冲突间隔中传输冲突。过MAC 2工作过程知道分析网络性能的过程.A组位置节点使用TDMA机制将簇内节点数据发送到簇头和节点。B组位置节点将CSMA / CA竞争机制应用于集群。自内部节点的数据被发送到簇头。推测，由簇头接收到的每个节点发送的所有数据分组必须处于饱和状态被发送到所述接收节点Sink.Le时隙组A和时隙B组节点的所有工作，并簇头的数据队列仍然是非空的，然后是簇头在C组位置应用的通道访问机制决定了系统吞吐量。里，簇头使用CSMA / CA机制访问信道。于接收节点收集器只能成功接收簇头同时发送的数据，如果网络中有[n]个簇头，则网络饱和率为：其中：[ Tslot]和[EP]分别代表单位。均有效载荷数据的位置长度和单位长度。设[TSLOT =] 0.007 812 S，数据率的数据率= 250 kb / s的有效载荷数据帧有效载荷= 976 B，网络饱和吞吐量的关系曲线显示在图2中示出。图2中可以看出，当网络中的簇头数[n = 1]时，网络饱和率达到最大值，因为簇头中没有信道竞争此刻。着簇头数[n]的增加，网络饱和率呈下降趋势，因为增加簇头数[n]会增加簇之间冲突的可能性。据传输。此，在现实世界中的网络名称的应用程序，数据融合算法来合并数据和冗余数据传输量被减少，以防止网络的工作尽可能的状态下饱和，从而提高网络吞吐量。示于方程从开始到结束的延迟分析端网络的结束的时间（6）：其中：[τtr，τpr]和[σ]分别表示的传输延迟，时传播和处理时间。了节省网络的能量，节点仅在所分配的时隙块的部分子时隙中起作用并在剩余的时隙中休眠。此，网络的端到端延迟是随机变量，此处仅分析网络。小端到端延迟。过分析MAC2比特树的分组功能划分的功能，正常数据的最小端到端延迟不大于3个时隙，最小结束时间在数据突发/超过的结束时间不得大于2.时隙。统仿真自TC2以来？ MAC适用于集群网络，平均吞吐量和TC2协议的平均端到端延迟性能？ MAC（DSSS）和LEACH？ TDMA（DSSS）用于使模拟相反。拟分析结果表明节点的集群中的[n]的数量逐渐从2增加到25，簇的第一数目逐渐地从1增加至6，和到达/通过时间间隔数据[λ2]被用作示于表1值时，主仿真参数示于表1.当[CH = 5] [λ2= 10]，从开始的平均时间来完成和流网络取决于节点的集群中的编号[n]的，如图3所示。此，从图3可以看出，如果HP [λ2]不变，TC2网络的延迟？ MAC（DSSS）根据网络的平均端到端延迟特性随集群中节点的数量[n]而变化。着集群中节点数[n]的增加，LEACH™TDMA网络（DSSS）的延迟会逐渐增加;就吞吐量而言，TC2™MAC组（DSSS）组C位置使用CSMA协议。CA /竞争机制，模拟条件下通信信道中突发/上溢数据冲突的概率非常低; TC2的平均流量？因此，MAC（DSSS）略低于LEACH TM TDMA（DSSS）。[n = 24，] [λ2= 10]时，平均端到端网络延迟和吞吐量随着ch簇头数的变化而变化，如图4所示。4.从图4清楚的是，在[n]和[λ2]两种协议的不变延迟特性不随在ch的术语基团的数目增加显著的情况下网络端到端的平均延迟特性。吞吐量方面，由于TC2组B时隙？ MAC（DSSS）使用CSMA / CA竞争机制，恒温阀芯在仿真条件下，通信信道中冲突数据突发/溢出的概率很低，所以TC2？ MAC（平均DSSS速率）略低于LEACH™TDMA（DSSS）。[CH = 5，N = 24]，从开始基于所述到达时间间隔的数据脉冲串的平均网络时间结束和网络吞吐量变化/超过[λ2]，恒温阀芯如图图。5.这是从图5的是，在c和[N]是恒定的情况下，这两种协议的延迟中的[λ2]相反的方向上变化的平均延迟特性方面从端到端网络的看出，当[λ2≥1时s，网络延迟的增长趋势相对稳定。[λ2<1] s时，增长趋势开始增加。[λ2=] 0.01 s时，LEACH协议的延迟特性？ TDMA（DSSS）急剧恶化。
TC2协议的延迟特性？ MAC（DSSS）对[λ2]的变化不敏感。速度方面，当在突发数据的到达时间的间隔/超标[λ2]增大到一定程度，LEACHTM TDMA协议（DSSS）的吞吐量性能比TC2协议的更好？ MAC（DSSS）。述区间变化曲线的分析得出以下结论：二叉树的时隙分割方法和控制器TC2使用的时间同步策略？ MAC可以实现突发/超调的实时数据传输，目的是确保周期性网络数据的正常传输。还支持不同节点的差分服务质量要求。议。有下降。上的模拟实验结果表明，通过TC2™提出的MAC协议解决了当前MAC协议在猝发中发送的实时数据/溢出的问题，并为使用非均相传感器节点的传输信道没有显着降低网络性能。同传感器节点的公平性问题和差异化服务质量要求。论自适应MAC协议TC2？本文提出的用于无线传感器网络的自适应MAC可以有效地解决当前无线传感器网络的MAC协议的问题。常用的无线传感器网络系统和功耗分析的基础上，分析了MAC2-MAC的实现方法，从理论上分析了网络性能。率。
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