无线传感器网络PQ-MAC协议研究-智能与网络化系统研究所.ppt

摘要：本文提出了PQ-MAC协议---无线传感器网络中为网络提供优质服务质量的基于优先级的介质访问控制协议(MAC)，利用睡眠-唤醒流量调度机制PQ-MAC协议能够最大限度地减少能量消耗，利用不同的信道接入机制，分组调度，队列管理方法，PQ-MAC可以很好的支持QoS。PQ-MAC综合了时分多路(TDMA), 载波侦听多路访问(CSMA)技术的特点。本文提出的协议是一个能量利用效率高，基于优先级的，和QoS兼容的MAC协议。它包含多层次的队列管理，睡眠-唤醒调度，和网络在竞争时期的调度计划。它还保证在规定时间范围内传送高质量的数据包。本文从三个方面比较WSN中PQ-MAC和S-MAC之间的性能优劣：能量消耗，吞吐量，平均等待时间。 仿真结果显示在WSN中PQ-MAC的性能比S-MAC好。 ;名词解释： PQ-MAC：基于优先级的介质访问控制协议(priority-based medium access control (MAC) protocol for providing quality of service) QoS ： 优质???络服务质量(quality of service) TDMA：时分多路(time division multiple access) CSMA ：载波侦听多路访问(carrier-sense multiple access) CP ：竞争时期(contention period) ;1.1绪论 无线传感器网络中对于节点的设计已经被广泛的研究，像体系结构、协议制定，节能、位置设定等，但在多跳无线网络(multi-hop wireless networks)中如何保证提供优质的网络服务(QoS)这方面的内容却没有受到太多的关注。例如，为了保证传送图像和视频时端到端的时延和误码率是在一个可接受的范围内，我们必须小心的处理数据的传输。 A lot of research has been done on some important aspects of WSNs such as architecture and protocol design, energy conservation, and location, less attention has been given to providing certain QoS guarantees in multi-hop wireless networks. For instance, the transmission of imaging and video data requires careful handling in order to ensure that end-to-end delay is within acceptable range and the variation in such delay is acceptable 。 ;1.2 PQ-MAC与S-MAC介绍 本文介绍了两种应用在多跳无线网络(multi-hop wireless networks)中的协议，S-MAC、PQ-MAC。 S-MAC：S-MAC协议是在802.11协议的基础上提出的，是一种典型的基于竞争的MAC协议，设计的目标是减少能量消耗,提供良好的扩展性。其主要实现机制包括周期性侦听与睡眠、串音避免、消息传递和流量自适应侦听。 PQ-MAC：PQ-MAC协议，也就是本文提出的改善在多跳无线网络(multi-hop wireless networks)中提供优质网络服务质量(QoS)的协议，PQ-MAC协议最显著的特点是它为优先分组调度制定了多层次的队列管理系统，在竞争时期(CP)将QoS设定为高优先级，网络传输流量低的时候为了是能量利用效率高，它还提供了睡眠-唤醒交替机制。 ? The most distinguishable feature of PQ-MAC is that it provides a multi-level queue system for priority packet scheduling, a prioritized CP scheme for QoS, and a sleep wakeup sequence generator for energy efficiency in low traffic. ;PQ-MAC启动阶段的操作包括：发现邻居(寻找相邻的网络节点)、时隙分配(slot assignment)、全局时钟同步(global time synchronization)。 PQ-MAC has a setup phase that includes the following operations: neighbor