竞争的MAC协议。下面首先介绍IEEE 802.11 MAC协议,然后说明近期提出的
基于竞争的传感器网络MAC协议。
2.3.1 IEEE 802.11 MAC协议
IEEE 802.11 MAC协议有分布式协调DCF和点协调PCF(Point Coordination
Function)两种访问控制方式,其中 DCF 方式是 IEEE 802.11MAC 协议的基本访
问方式。由于在无线信道中难以检测到信号的碰撞,因而只能采用随机退避的方
式来减少数据碰撞的概率。在DCF工作方式下,节点在侦听到无线信道忙之后,
采用CSMA/CA机制和随机退避时间,实现无线信道的共享,另外,所有定向
通信都采用主动确认(ACK帧)机制:接收节点收到数据后立即回复 ACK帧,如
果发送节点没有收到 ACK帧,则重传数据。
PCF工作方式是基于优先级的无竞争访问,是一种可选的控制方式。它通过访问接入点(Access Point.AP)协调节点的数据收发,通过轮询方式查询当前哪
些节点有数据发送的请求,并在必要时给予数据发送权。
在 DCF 工作方式下,载波侦听机制通过物理载波侦听和虚拟载波侦听来确
定无线信道的状态。物理载波侦听由物理层提供,而虚拟载波侦听由MAC层提
供。根据CSMA/CA协议,当一个节点要传输一个分组时,它首先侦听信道状
态。如果信道空闲,而且经过一个帧间间隔时间后,信道仍然空闲,则站点立即
开始发送消息。如果信道忙,则站点一直侦听信道直到信道空闲,再发送消息。
IEEE 802.11的MAC协议可以简单地处理多跳网络中的隐藏节点问题,但
该协议要求射频部分一直处于侦听状态, 消耗了大量电能, 不适合无线传感网络。
为了对其进行改进, 可以在传感器节点通信射频之外, 使用一个低功率唤醒机制,
通信完毕后通信射频进入睡眠状态,如果一个节点希望和其他节点通信,它首先
使用唤醒射频通知目标节点。 这个协议可以避免通信射频接受部分对无线信道的
持续侦听,节约了电能。
2.3.2 IEEE 802.15.4MAC协议
和IEEE802.11MAC协议相比,IEEE 802.15.4 MAC[15]协议中同时包含了两
种信道接入方式:基于竞争接入和基于无竞争接入。基于竞争的信道接入采用
CSMA/CA信道竞争机制,而对于一些有特殊要求的数据传送,则采用分配固定
有保证时隙(GTS)的方式接入信道。
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