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  • 《现代电子技术》2007年第5期摘录:自组织网MAC协议节能机制的研究与分析

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2007年第5期总第244自组织网MAC协议节能机制的研究与分析齐放,何芳明,黄联芬(厦门大学福建厦门361005)摘要:为了解决自组织网节点供电不足的问题,在MAC接入方式的算法上进行改进是有必要的。从功率控制和能量管理两个方面,讨论自组织网几种典型的MAC层节能协议,分析这些算法减少功耗的能力以及在这些协议下自组织网络的吞吐量、时延等网络性能,并指出他们的优势和局限性,最后给出了结论。关键词:自组织网;节能;功率控制;能量管理中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1004—373X(2007)05—041—04ResearchandAnalysisonEnergy——EfficientMACProtocolsforAdHocNetworksQIFang,HEFangming,HUANGLianfen(XiamenUniversity,Xiamen,361005。China)Abstract..Tosolvetheproblemofinadequatepowersupplyofad—hoenetworknodes,itisnecessarytoimprovethealgo—rithmintheMAClayer.Inthispaper,severaltypicalMAClayerprotocolsforAdHocnetworksarediscussedfromenergymanagementtopowercontr01.Weanalyzetheabilityofreducingconsumptionofthesealgorithmsandalsothenetworkper—.formancesuchasnetworkthroughput,transmissiondelay,andnotetheiradvantagesaswellasthelimitations.Theeonclusionsaregivenintheend.Keywords:AdHoc;energy—efficient;powercontrol;powermanagementl引言自组织网以其高度的灵活性和抗毁性一直倍受军方和学术界的关注,媒体接入控制协议(MAC)是移动自组织网中的关键技术之一,对整个移动自组织网的性能有着非常重要的影响。自组织网中的节点一般是通过电池进行供电,而电池提供的能量有限,且电池技术发展缓慢,无法跟上终端计算所需能量的快速增长。因此,节省节点的电能意味着延长节点的寿命,是自组织网中不可忽视的重要问题。在MAC层,节省能量的措施有两种:一种是能量管理,即尽量让节点处于睡眠状态以节省电能;另一种是功率控制,即尽量降低发送功率,从而节省能源并减小干扰,同时增加空间重用率。本文将对这两种方法进行分别的讨论。2能量管理机制能量管理机制的出发点在于通过使节点尽可能地处于休眠状态,来节省能量的消耗。关于能量管理机制的算法很多,本文介绍几个典型的MAC层协议中的能量管理和他们的改进协议:收稿日期:2006—07—282.1802.11DCF的节能机制PSM在802.11DCF的节能机制PSM中,时间被分成一个个beaconinterval,在每个beaconinterval的开始,每个节点都要醒来,并在一个ATIM窗口的时间内保持清醒,如果这个节点有数据包要发送,他必须在ATIM窗口内发送ATIM帧给目标节点,然后,在整个beaconinterval保持清醒、目标节点收到ATIM帧后,将发送一个ACK给源节点,并在beaconinterval内保持清醒,收到ACK的源节点将会在ATIM窗口结束后用正常的DCF方式发送数据包。如果没有收到ACK,源节点将会在下一个ATIM窗口重新发送ATIM,直到超过规定的数目。如果在ATIM窗口没有数据包发送也没有收到ATIM帧,节点会在ATIM窗口结束的时候进入睡眠状态,直到下一个beaconinterval。如图1,图中A有一个分组要发给B,C没有分组要发送也没有收到ATIM帧,因此在数据发送窗口进入睡眠状态。这种算法简单,比较容易实现。缺点是节点只能在数据发送窗口传输数据,减小了可用带宽,造成了吞吐量的损失。2.2能量感知多址接入协议(Power—awareMultipleAccessProtocol,PAMAS)PAMAS”0是MACA协议的一种改进,他把物理信道分成独立的控制信道和数据信道,并在接收节点接收数据4】

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