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| 辛格女士你的事迹# 1Biplabkumarsarker博士教授,* 2 动元素(CSE),乳头,博帕尔*煤斗(CSE),乳头博帕尔(议员)印度 |
| 通讯作者:Biplabkumarsarker博士电子邮件:(电子邮件保护) |
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MAC协议采用相同的日程单播和广播数据包传输和修改他们的单播安排为广播数据包。例如,IEEE 802.11不能执行一个RTS / CTS握手广播数据包,因此只采用CSMA广播数据包,无论对生活或竞争的影响。MAC的时间表应该选择最大化网络的生命,其中包括减少争用。MAC进度节点和网络条件在广泛的条件下提高性能和单播和广播数据包的传输/接收为同步节点安排在慢慢改变路径,吞吐量和延迟进一步降低,在大多数情况下免费的开销。发送/接收时间表自动同步节点可以减少数据包延迟交货,提供效率和吞吐量将增加。Route-MAC (R-MAC)或SP-MAC-D时间表执行根据不同的网络场景和应用程序需求。R-MAC试图选择MAC计划产量的最佳操作点改进MAC时间表,基于查表。因此,本研究工作必须填充这种适应表和找到合适的切换阈值。讨论下,这个研究工作开始评估与分析的仿真模型,并验证用Matlab实现。
关键字 |
| 无线传感器网络(网络)、传输、接收时间表,MAC时间表,效率和吞吐量,IEEE 802.11,单播和广播数据包,网络。 |
介绍 |
| 无线传感器网络中能源效率是至关重要的。为此,许多节能的无线MAC协议(例如,[1]已经提出,利用自行车,技巧中,每个传感器节点之间的交替活跃和睡眠状态,将收音机只定期;时间节点是清醒的百分比称为节点的工作周期。责任骑自行车有助于能源效率减少空闲听和偷听,两个最重要的原因不必要的能源消耗在无线传感器网络中。空闲监听是指一个节点时听一个无线信道上没有什么渠道获得,和串音是指一个节点听到数据包不能用于这个节点。 |
| 无线传感器网络(网络)已被用于许多应用程序,包括环境监测、健康监测、安全和监视[2]。新的传感器平台已经出现在市场上,一个简单的观察是,空闲听,远非可以忽略不计,是能源消耗的主要来源[3][4][5]。MAC协议可以为单播数据包减少能源消耗,同时它可能应用于广播数据包时浪费能源。等低效率成为重要的广播数据包占更大比例的总包发送一个网络的例子,在一个房间晚上监视应用程序时没有事件的报道,只有政府包交换协议。直到现在,协议设计者只有适应他们的单播MAC时间表功能在一个广播配置而不需要关心其他的设计考虑。相反,这个研究提出采用传播计划,收益最好的生活从协议兼容。 |
| 传感器网络最好的利用他们的初始能量资源,通过不断调整他们的协议在网络变化的条件。和特定于协议的跨层减少技术方案提供了大量的能量。特别是,还有一些其他协议,专注于减少能源数据链路/ MAC层,构成了这项工作的范围。本文讨论了MAC时间表采取最有效吞吐量的包传输模式和招待会。因为不同地区的网络体验不同和变化的负载流量,MAC协议应该利用当地条件的安排最经济。这个研究也尝试同步节点以减少传输时间从而导致吞吐量降低和包delays.x交付 |
| 技术控制inter-listening时间网络的状况和暴露在[6]。新的传感器网络平台已经出现在市场上,一个简单的观察是,空闲听,远非可以忽略不计,是能源的主要来源和时间消耗[3]。发送节点长时间占据中信号迫在眉睫的包传输。接收节点从而允许最多睡这个序言,他们必须保持清醒的时间当他们感觉忙碌中直到数据包传输完成。(虽然我们的许多结果可以调换其他MAC协议),和这个研究工作定义)MAC时间表为模式的数据包传输时间间隔内发生。我们的解决方案修改MAC X-MAC明细表重复之间的数据包和等待ACK帧传输。收到ACK代表数据包已经正确接收和停止数据包的传输流量。这使MAC协议对假阳性免疫包招待会。广播数据包,数据包的流动仍然是交叉监听应答的时期。因此,多个接收者相同的包可能会醒来,呆在处方模式,直到全部接收数据包,然后继续睡觉。 |
| 在最初工作的一部分,这项研究工作证明,而MAC协议通常吞吐量消费不通过显式节点之间交换活动/活动时间表,低占空比大大有利于接收节点在主要发送节点和诱导更高的延迟和争用。 |
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| 切换MAC MAC协议的时间表从池中发射机尽量减少能源消耗基于数据包大小等参数,是否广播和单播包,估计比传输接收数据包在当地社区。协议的兼容为因为他们可以互换:接收者不需要知道使用特定的时间表,它只是唤醒感官通道每一秒并将ACK发送帧时所需的包。 |
| 也同步节点沿着慢慢改变路由路径,以减少错误和封包延迟,没有显式的调度节点之间或任何形式的开销。单播数据包,发送者停止其广告数据流MX-MAC数据包在收到确认帧。发送方和接收方可以同步在短时间间隔顺序唤醒。相反,斑点MAC,它不能被打断,需要显式通知内节点同步。 |
文献调查 |
| 在本研究工作[7],传统无线传感器网络(WSN)应用程序,能源效率可能被认为是最重要的关注而利用带宽和最大化吞吐量是次要的。然而,最近的应用程序,如结构健康监测,需要大量的数据收集速度。本研究工作多信道MAC协议,MC-LMAC,设计了网络的吞吐量最大化的目标协调传输多个频率频道。 |
| MC-LMAC利用干扰和contention-free并行传输在不同的频道。是根据预定的访问放松协调节点,动态切换他们的渠道,使协议之间的接口操作有效的无碰撞在高峰流量。时间是有槽,每个节点分配控制时间段传输在特定的通道。本研究工作分析的性能MC-LMAC Glomosim广泛的模拟。MC-LMAC展品巨大的带宽利用率和高吞吐量的同时确保节能操作。此外,MC-LMAC优于contention-based多渠道MMSN协议,基于集群的信道分配方法,和单通道CSMA的数据交货率为高数据速率和吞吐量,不大不小的100网络节点在不同密度。 |
| MAC协议,降低了序言长度之前发送一个数据包通过交换叫醒邻居之间的时间表。然而,明智的MAC(如B-MAC)不能内部上实现802.15.4无线电提供服务。它还需要细节点之间的时间同步,的成本可能很难量化。由于这些原因,这是不包括在我们的研究中。此外,其他工作[8]表明,隐节点之间可以实现同步运行的一些协议研究,减少需要同步开销。 |
| 在[9],黄和Arvind也提出斑点MAC-B,相比,连同斑点MAC-D, B-MAC。斑点的MAC协议的家庭是用于微型微粒称为斑点。斑点MAC-B代表后退,取代了长序列的序言醒来数据包包含目的地目标和数据包将被发送的时候。这允许接收节点睡眠的其余ti和激活在数据接收。然而,这种调度节点之间设好时间同步。作者深入比较B-MAC SMAC[4]和麦蒂[5]。抑制限制在接收节点为序言的时候保持清醒,Polastre等人提出与半尺寸发送数据包前言。Post-B-MAC协议包括X-MAC[10]和斑点MAC-D [9]。channel-probing家族的协议和试图B-MAC提出的改善方案。尽管最近,C-MAC[11]使用相同的时间表X-MAC因此包含在我们的工作在管理X-MAC同样的原则。 |
| 现有的MAC协议采用相同的时间表为单播和广播数据包传输,或者不可能时,简单地修改他们的单播安排为广播数据包 |
提出技术 |
| X-MAC安排下X-MAC[12]计划,发送方重复广告的传播包包含预期的接收者的地址。听到广告包,接收者回复的ACK,紧随其后的是传输数据包的发送者。图1说明了这个过程。 |
| 研究工作知道修改X-MAC[12]的广播传输,布特尼等人制定一个令人信服的能量和延迟收益通过他们提出X-MAC协议。虽然有效的单播包,这个简单的方案并不适合广播传输。X-MAC额外的缺点是其敏感性的隐藏节点问题和持久性的高风险假阳性数据包接收确认。事实上,早期的ack之前发送和接收数据包传输,这并不保证成功接收数据包。 |
| 本研究工作提出修改MAC X-MAC明细表R-Mac重复之间的数据包和等待ACK帧传输。收到ACK代表数据包已经正确接收和停止数据包的传输流量。这使MAC协议对假阳性免疫包招待会。 |
| 检测正在进行传播,R-Mac通常是足够的,他们提供了在正确的时间分开。 |
| 在我们的实验中,这项研究工作努力最小化时间分离两个R-Mac为了不消耗能源,作为模拟表明,介质探测占大多数的低能耗的交通模式和短Tx值。这项研究工作还注意到一个值之间的500μs R-Mac MAC的交付可靠性并不总是增加较小的数据包。原因是第二R-Mac会超过这个包传输,不会带来任何优势。包交付率两个节点随机发送100包,包括碰撞,错过了数据包,坏收音机,等。随着数据包大小的增加,通常更容易听到传输接收器。虚线显示了t2值R-Mac没有保留,因为糟糕的可靠性。R-MAC,必须使用兼容的参数为所有MAC时间表,这组研究工作t2CCAs 512μs所有协议。 |
| X-MAC设计和选择广告提出了数据包大小,包交货率11 b(无负载)数据包是X-MAC只有67%。这促使的选择更大的广告包(35 b),所应该C-MAC [12]。为了保持兼容其他协议,这项研究工作认为所有35 b长包是广告。接收者,在阅读35 b包从RXFIFO停留在接受后续的数据包。换句话说,当一个MAC协议需要发送35 b包,它必须使用X-MAC时间表。 |
吞吐量: |
| 为了评估MAC协议的吞吐量,这个研究让一个节点发送100包三个不同的邻居。R-MAC和X-MAC包传输失败之后,两次试图发送后200毫秒。斑点MAC并不提供任何重传机制。一秒钟的传播正确的比特数。Tx(图中未显示)的较小值,X-MAC最高吞吐量。更大的值Tx和超过20 b包。 |
| 这是因为R-MAC能力惊人的数据包传输,这弥补了重发。随着数据包大小的增加,重发发生减少,这就增加了吞吐量高达76%。当Tx太小,R-MAC不能适应更多的传输。 |
算法: |
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| 本研究工作测量吞吐量和探测中,时间开始传播,发送一个数据包,切换电台回Tx模式,成功和失败后停止传输传输,和接收数据包。每个场景然后重建与Matlab在每个操作通过增加能量消耗。此外,我们测量允许我们确定收音机开关时间选择一个MAC协议设优秀性能之间的妥协在某些情况下(希望是常见的情况),否则和次优操作。各种协议可能以不同的方式执行根据广播/单播数据包的性质,本研究工作提供解决方案创建一个池的MAC协议的兼容:当发送方可以决定安排遵循基于上述参数,接收方不需要变化的MAC协议的消息。例如,一个发送者选择某些MAC协议可能期望一个ACK数据包传输之间的帧;它将因此在接收模式对于一个给定的时间它返回到传输模式。在另一端的沟通、接收器只需定期醒来,偶尔接收数据包。如果收到的数据包是标有一个确认请求,它会立即发送ACK框架。切换可互换的MAC协议保证收益在能源和延迟实现没有任何开销节省所需的计算确定最佳协议使用。 |
| 现有的MAC协议的一部分包括池兼容MAC时间表:X-MAC[8]和斑点MAC-D[9],大约在同一时间推出。然而,这项研究工作也添加一个小说MAC时间表基于X-MAC的修改版本。算法: |
测试结果和分析 |
| 网络中MAC时间表可能适应条件增加生活或吞吐量。Matlab实现将演示兼容MAC时间表的可行性以及它们之间的利益交换。的收益通过MAC时间表,这个研究还提出一个简单的同步方法sub-family temporarily-fixed路径上节点的协议。通过分析,本研究工作证明,n = h后的路径自动同步数据包从节点发送0(最远)节点n。换句话说,需要有一个固定的路径是一个弱者,因为它只需要常数h包。自 |
| R-MAC使用固定大小的广告包,其吞吐量增加线性与数据包的大小。出于不同的原因,斑点基于MAC的时间表也线性:斑点MAC可以只发送一个包/ Tx时期。当数据包大小增加,那么吞吐量。这些结果告诉我们,R-MAC可以选择MAC的时间表,将产生一定的数据包大小的最佳吞吐量和Tx价值。结果将表明,Tx = 1 s, X-MAC计划产量的最佳吞吐量小数据包(少于35 b),尽管R-MAC进度的最佳性能较大的数据包。 |
| 同步传输/接收时间表有几个好处:它大大降低了封包延迟,它减少了能源的使用在每一个节点对ti / 2倍ts,消除限制站在低占空比的方式。在某些策略来进一步提高包率和减少分组延迟。管道同步数据包路径双打包率。紧急数据包几乎立即交付,延迟。虽然MAC和节点同步可以实现没有其他的好处,他们的组合对节点的影响生活和独立数据包延迟交货超过了每种方法。这是因为MAC可以选择最可靠的MAC时间表,这将极大地促进节点同步。 |
结论 |
| 这个研究论文给出一个解决方案为MAC进度节点和网络条件在广泛的条件下提高性能和单播和广播数据包。参数的数量和指标切换MAC时间表。MAC可以显著提高每个节点的生命,该节点同步是可能的和实际的。包交货率表明,斑点MAC-D安排更加可靠。单播数据包,仿真和实现结果的主要区别源于广告X-MAC发送的数据包的大小。这个研究论文观察最佳Tx随时间价值增加数据包传输。 |
| 节点上的改善生活和数据包延迟不需要开销或成本在WSN例:大多数节点不需要与他们的邻居交换开关时间表,并在单向的情况下,不需要显式同步阶段或消息。节点自动组织起来。本研究工作将在matlab中实现和测试。 |
引用 |
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