基于DRAND算法的漏斗.MAC协议摘要:针对漏斗.mac协议的不足，给出一种分布式时隙分配（drand）算法改进方案。在基于集中式时分多址（tdma）调度算法的漏斗.mac协议基础上引入分布式时隙分配方案，保证节点两跳范围内的时隙没有重叠，从而能最大限度地避免数据干扰和冲突。ns.2仿真表明，改进的协议能进一步减少系统能量消耗，维持较高的信道利用率。关键词:漏斗.mac；分布式时隙分配算法；时分多址；分布式；ns.2funneling.macprotocolbasedondrandalgorithmzhuxiu.li*,liying.jieschoolofcomputerscienceandtechnology,zhoukounormaluniversity,zhoukouhenan466099,chinaabstract:aimingatthedisadvantageoffunnelinf.macprotocol,thispapergaveanimprovedproposalofdrandalgorithm.basedoncentralizedtdmaschedulingalgorithmoffunneling.macprotocol,itintroducedthedrandscheme,whichguaranteednodeshavenotoverlapwithinthetimeslotsintwo.hoprange,soitcouldavoidoninterferenceandcollisionaspossible.ns.2simulationresultsshowthatimprovedprotocolcaneffectivelyreducesystempowerconsumption,andmaintainhigherchannelutilization.concerningthedisadvantageoffunneling.macprotocol,thispapergaveanimprovedproposalofdrandalgorithm.basedonthecentralizedtimedivisionmultipleaccess(tdma)schedulingalgorithmoffunneling.macprotocol,itintroducedthedrandscheme,whichguaranteednodesdidnotoverlapwithinthetimeslotsintwo.hoprange,soitcouldgreatlyavoidinterferenceandcollision.thens.2simulationresultsshowthattheimprovedprotocolcaneffectivelyreducesystempowerconsumption,andmaintainhigherchannelutilization.keywords:funneling.mac;distributedrandomizedalgorithm;timedivisionmultipleaccess(tdma);distributed;ns.20引言无线传感器网络(wirelesssensornetwork,wsn)［1-2］是由部署在所要监测区域内大量体积小、成本低，且具有数据采集、数据处理和数据无线收发能力的传感器节点组成。节点无线收发模块是最大的耗能部件，而mac协议［3］直接控制无线收发模块，对节点能耗有重要影响。因此，设计有效的mac协议，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源来构建网络的底层基础结构具有重要意义和现实价值。根据不同的实际应用，研究人员从不同角度出发提出了多种mac协议。根据信道接入方式的不同，主要有基于竞争(s.mac［4］)方式、基于调度时分多址(timedivisionmultipleaccess，tdma)联接方式［5］和混合型方式［6］(z.mac)。ahn等根据传感器网络汇聚sink节点附近数据流量大引起的冲突、串音和丢包等问题，研究提出了漏斗.mac(funneling.mac)协议［7-8］。本文在分析漏斗.mac协议原理、运行机制、优势以及存在问题的基础上，从节省网络能量消耗出发，针对协议sink节点附近的数据收发冲突和串音等问题引入分布式时隙分配算法［9-12］(drand)进行改进，同时借助仿真软件ns.2［13-15］对改进前后的协议进行对比仿真并分析之。1漏斗.mac协议无线传感器网络多跳聚播通信容易造成sink节点附近数据分组产生冲突、拥塞和丢包，称其为“漏斗效应”[7](funnelingeffect)。漏斗.mac协议(funneling.mac)是一种基于csma与tdma相结合的mac协议，该协议在全网范围内采用csma/ca方式进行数据传输，在sink节点附近则采用csma和tdma混合的信道访问方式。这样sink节点附近的节点有更多机会使用基于调度的方式来访问信道传输数据，很好地解决了汇聚节点附近区域数据流量大引起的冲突和丢包问题。漏斗.mac协议以csma方式为主，sink节点周期性地广播信标(beacon)，只有接受到信标的节点才使用csma和tdma相混合的方式交替访问信道，一个csma帧和tdma帧组合成为一个超帧。csma帧用于发送节点本身产生的数据以及其他控制信息，tdma帧包含若干个时隙，用于调度转发其他节点路由过来的数据，sink节点逐渐增加广播功率级别，直到网络达到饱和为止。funneling.mac协议对系统时钟要求不高，具有较高的信道利用率。图1所示为一个典型的funneling.mac协议场景图。无线传感器网络mac协...
