S-MAC 协议[33]是一个低功率的,以 MAC 协议为基础的 RTC-CTS,并且利用两节点之 间模糊的同步协议来使传感器网络循环运行。这个协议采用三种技术实现低功耗循环工作: 周期性休眠,虚拟集群,自适应接听。网络中的节点周期性唤醒,开始接收和发送数据,然 后返回休眠。在开始的激活的初期,一个节点与相邻的节点交换同步性和时刻表信息,来保 证当前节点和它的相邻节点可以同时被激活。时刻表仅在本地有用,会产生一个虚拟集群, 这就会减轻了整个系统对同步性的需求。
T-MAC[39]是 S-MAC 协议设计的提高,表现在当信道是空闲的时候,缩短激活周期。在 S-MAC 中,节点将保持活跃,通过整个激活的期间,即使他们既不发送也不接收数据。通过 在相同相位之后对信道进行一小段时间的监听,T-MAC 提高了 S-MAC 的性能,如果在这个 窗口中没有数据是接收,则节点就要返回休眠模式。
S-MAC 设置一个固定的占空比[40],在低通信时间内就会浪费能源。如果有通信波动,对 S-MAC 来说就很难的及时调整网络负载。但是因为引入 TA[41],T-MAC 可以比 S-MAC 更好 的处理突发性业务,并且没有额外的能量消耗。
在 SCP-MAC[42]中,所有的节点都是像 S-MAC 那样同步的,但是前导码的长度要比真长 度短,它的占空比可以降低到更小,但具有类似的延迟性能。
我们考虑在一个通信信道中每个在线用户都有无限存储的信息包要发送,并且每个信道 被分成延迟时间相同的时隙,用户确知每个时隙的时隙界限但是却是不同步的。假设一个有 k 个发送者和一个接收者的时隙系统。在一个时隙内,每个发送者要么发送数据包,要么保 持空闲。如果有 2 个或更多用户在同一个时隙中传输,就会发生碰撞,并且发生碰撞的数据 包被认为不可恢复的。如果只有一个用户在一个时隙中传输信息,该数据包将被成功接收。 以上的差错纠正技术可通过数据包应用于消失数据和错误数据的恢复。我们可以假设所有成
功接收到的数据包都是无差错的,并定义有效吞吐量为可以作为发送数据包的一部分并且不 会发生任何碰撞。我们也假设用户之间不进行合作,而且也没有从接收者发回的反馈。
对于多信道跳频网络,相比于 TDMA 的帧同步技术,多信道跳频网络应用的是时隙同步 技术。帧同步技术需要每隔一个时元周期就对网络重新同步一次,这就需要主站周期性的在 自己时隙的起点发送一个同步信号,从栈利用这个信号校准自己的时钟。而时隙同步技术就 不需要这个过程,多信道跳频技术的时隙同步就是指主站和从站共用一个系统时钟,在一个 时隙中完成发送与接收,而且对于发送之前产生的相关时延,其长度虽然是随机的,但也要 是时隙的整数倍。对于需要发送信息的用户,在多信道跳频网络中信道选择也是随机的。信 道模型如下图,图中假设有 5 个用户,通过协议序列的控制需要在 3 个信道上传送信息。由
于随机时延可能引起多个用户同时传送数据,并且当协议序列为 1 是表示发送,协议序列为
0 时表示不发送。
图 2。3 多信道跳频网络信道模型
由于该模型中的 5 个用户之间信息的反馈与交流,所以用户之间以及与接收者之间均没
有共同的时间参照与校准,所以是一个异步模型,这种异步的特性表现在图 2。2 中就是随机 时延。但是异步性也要分两种情况:
(1) 时隙同步:各用户知道信道时隙边界,因此时间偏移是时隙长度的任意整数倍;