为了提高吞吐量并减少无线传感器网络的延迟，已设计了一种多通道MAC协议MCHMAC。使用混合方法进行调度，并使用并发访问机制来传输信息，并通过动态调整节点的活动和空闲状态的持续时间来节省能源。MCHMAC使用信道状态估计算法来评估信道，并使用信道调度来调度节点的状态优化信道。真结果表明，该协议提高了吞吐量并减少了网络延迟。着用户对周围信息的需求不断增长，无线传感器网络将被应用于各种环境。
线传感器网络承载的信息越多，网络的带宽和实时性就越高。于无线传感器网络节点由电池供电并且其功率有限，因此许多MAC协议忽略了网络的实时性和带宽要求，以维持较长的节点生命周期。际上，需要重新考虑协议设计，以便网络可以在考虑到实时性和吞吐量的情况下保持较长的生命周期，同时减少延迟。前的无线传感器网络MAC协议根据信道类型分为一个信道和多个信道。有单通道类型MAC协议节点都在一个通道上，并且该节点侦听通道状态并在通道空闲时传输数据。信道将一个频带划分为几个较小的信道，并且节点可以选择性地选择一个或多个信道来接收和发送数据。样，可以在同一时隙中传输多个信息信道，从而提高了带宽和网络吞吐量。然，多通道协议设计可以更好地满足网络的数据传输需求。于无线传感器网络的MAC无线网络协议访问策略主要包括基于冲突的方法，基于计划的方法和混合方法。争模式协议简单，易于实现，不需要全局网络信息，并且具有良好的可伸缩性，但是节点需要监视信道运行状况并且不必要的长期监视浪费了系统。点能量。于调度的方法可以分时传输数据，从而减少监视和数据中不必要的冲突并节省能源。
合了这两种方法的混合协议可以吸收这两种方法的优点，然后通过适当的组合将其弱点对网络性能的影响降至最低。无线传感器网络领域，S-MAC [1]是最常见的竞争性MAC协议。S-MAC协议使用休息周期来节省能量并显着提高网络节点的生命周期。续的T-MAC [2]协议根据S-MAC协议调整空闲周期的长度，从而使空闲周期随网络状态而变化，从而提高了网络的使用效率。的能量。EM-MAC [3]是一种基于计划的多通道MAC协议，恒温阀芯它使用接收最终初始化和快速唤醒的计划方法，从而节省了能源。ZMAC [4]是结合了CSMA和TDMA的混合协议。网络负载较轻时，采用CSMA可以提高信道利用率并减少延迟。了降低由过多信道竞争引起的冲突和拥塞，采用了高成本的TDMA技术。IEEE 802.15.4 [5]定义的MAC协议也是一种典型的混合MAC协议，它将两阶段工作周期划分为超帧状态，即冲突访问时间段和无时间段。
-链的竞争（无竞争的时期）。种帧格式方法更加灵活。协议依赖于IEEE802.15.4的超帧格式，并将超帧分为三个阶段，即信标阶段，活动阶段和待机阶段。信标阶段，接收节点广播标签包。活动阶段，它分为两个时期，即冲突访问时期（CAP）和计划访问时期（SAP）。竞争访问周期中，使用CSAM / CA冲突避免多路访问来完成对信道的访问。
计划的访问周期中，通过时分多址（TDMA）进行访问。帧的结构如图1所示。标帧位于超帧的最开始，并标记超帧的起始边界。了其自身的基本信息（例如地址，类型，长度（Len）和控制信息（CRC））之外，该协议的信标帧还携带各种控制信息（控制消息）以减少节点发送的数据包数量减少了数据冲突的可能性并节省了能量。标帧包含CAP分配列表，SAP分配列表以及传输到收集器节点的最后一帧的ACK消息。外，信标帧还包含针对活动阶段和待机阶段的长度的调整消息的列表。标帧的结构如图2所示。线传感器网络的节点能量有限。替工作和睡眠以节省能源。活动阶段，节点实时检测信息并将其发送到聚合节点，聚合节点也可以接收聚合节点或其他节点发送的信息并进行传输。休息阶段，节点进入消耗减少的状态，并且不接收或发送任何信息。是，在许多情况下，这两种状态的固定分配将影响节点发送的数据的实时性，这将导致某些重要信息的延迟，因此需要动态调整。该协议中，Tactive用于表示活动阶段的持续时间，T’active是下一个工作周期的活动阶段的持续时间，E0，E1，E2和E3分别代表感知到的事件。义两个参数，Tadjust和Tplan，代表两个时间变量。初，设置Tplan = 0.3 Tactive，Tadjust = 0.2 Tplan。
动和睡眠阶段的动态调整如图3所示。Tplan之外有感知事件E0，E1，但在Tplan中没有感知事件发生。明检测事件是较早发送的，您应该能够减少激活周期并节省能量。下一个工作周期中，T’active = Tactive-Tadjust。Tplan中，存在感知事件E2，并且Tadjust中没有感知事件发生，这表明感知事件处于活动期，并且未调整下一个工作周期。Tadjust中，感知事件E3指示活动时间太短，可能会错过一些感知事件：Tactive = Tactive Tadjust，T’active = Tactive Tadjust。时，必须调整下一个周期的Tadjust，以便及时检测并发送检测事件的信息。活动阶段的边缘感知到未命中事件，以确保网络的实时性。该协议中，对数据传输之前的通道状态进行了基本估算。点应尝试在信道状态更好的信道上发送和接收数据，确保快速接收信息，减少重传，节省功率并减少网络延迟。节点内存中，通常可以通过维护通道状态表来确定通道状态。道的状态分为两类：好和坏。checknumber变量的初始值设置为1，将最大值设置为3。果节点在通道中发送两次，并且信息丢失，则控制号减1；否则，控制号减1。果连续传输成功五次，则增加一。果控制编号大于或等于2，则通道状态为良好。果控制编号小于或等于0，则通道状态不好。果控制编号为1，则将马尔可夫链用于预测下一个通道的状态。
尔可夫链是一个具有马尔可夫性质的随机过程。据当前信息，过去（即当前期间之前的历史状态）与预测未来（即该期间之后的未来状态）无关电流）。此，将信道状态转移概率设定为Pij，i表示当前状态，j表示下一周期的信道状态。一个循环通道的状态良好，下一个通道的状态转换概率为P0j = P {x（t）= 0 | x（t 1）= j}。一个循环通道的状态很差，而下一个循环通道的状态转换概率为P1j = P {x（t）= 1 | x（t 1）= j}。此方式，可以选择较大的信道状态转换概率以评估信道的状态并更新矩阵的概率。
调度访问时段中，由于每个节点具有多个信道，所以希望进行通信的两个节点必须在同一信道上同时会合，这使得可以采用调度表。先，在协议初始化期间，所有节点在第一通道上以竞争访问的形式发送和接收信息。节点会将注册信息发送到相邻节点，然后将其转发到接收节点。
邻居节点接收到要发送的注册信息时，它发送接收到的消息的确认消息，然后该节点记住发送确认消息的节点的标识符，以找到自己的邻居节点。后，该节点将其自己的信道规划广播到所有相邻节点。道规划由五个元素组成：通道编号，时间间隔，状态，节点ID和表ID。通道的每个时刻，仅允许两个节点进行通信。此，您最多可以在通道号与插槽号相交的单元中注册两个节点ID。道调度表在表1中列出。时隙1的Chan1上，节点1和节点2进行通信。居节点根据自己的时间表随机选择空闲间隔中的时隙和信道，更新自身的时间表，然后将信道时间表返回给源节点。果在此时间间隔和该时间间隔的通道均处于非活动状态，则该节点返回成功消息，然后可以根据计划进行通信。果在此过程中其他节点抢占了信道或时隙，则该节点将重新发送更新的调度，并且当操作完成时，它可以输入通信的调度访问周期。本文中，该协议的仿真实验是在NS-2平台上进行的。行地，在实施MCHMAC协议之后，就吞吐量和传输延迟方面对MAC ZEEAC和IEEE802.15.4单通道协议进行了比较和分析。实验在300 m×300 m的实验场景中进行。择的节点数为50，节点之间的最大通信半径为15 m。信频段为2.4 GHz，数据包大小在100至300b之间。由协议使用AODV协议，并且数据流生成工具选择生成CBR流。络吞吐量是网络性能中的一个重要参数，因为它是指节点每单位时间可以接收而不丢失数据包的数据量。位为b / s。方面，由于MCHMAC采用多个通道，因此可以达到数据的同步性，并提高了网络速度。
一方面，信道调度算法降低了数据分组的冲突率，并且降低了诸如重传之类的事件的发生概率，使得网络吞吐量相对增加。外，该协议将确认信息路由到信标帧中，这减少了确认帧的传输时间，从而提高了网络中实际信息的吞吐量。RT（n）表示第i个数据包的接收时间，TB（n）表示目的节点接收第n个数据包时发送的数据总量。公式表示在第n个数据包处相同数据包的速率的计算。果m = 1，则表示计算第一个数据包，即计算平均网络速率。本文中，通过提高数据包传输速率来分析网络吞吐量。低数据包速率下，网络吞吐量没有太大差异，但是随着数据包吞吐量的增加，MCHMAC协议比其他协议要快得多。真的具体结果如图4所示。络传输延迟也可以称为端到端延迟，这是网络性能的重要指标之一。
中D（i）代表第i个数据包的传输延迟，RT（i）代表第i个数据包的接收时间，ST（i）代表第i个数据包的传输时间。传输速率越高，平均网络延迟越长。MCHMAC协议具有低延迟，仿真结果如图5所示。文提出了一种多通道混合MAC协议MCHMAC，恒温阀芯该协议使用动态动态和待机周期调整来确保网络性能及时。实并节省能源。协议将竞争和规划结合在一起，并结合了信道状态估计算法和信道规划以选择最佳的信道传输信息，从而增加了网络吞吐量并减少了延迟。均传输。
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