无线传感器网络试验报告

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无线传感器网络实验报告协议的比较协议与xmacContiki mac

1.简介）节点由电池供电，其能力非常有限，无线传感器网络（wireless sensor networks, WSN 延长节因而降低能耗、同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素，节点能源一般不可补充。点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗，其信能耗所占的比重最WSN

Radio研究表明节点通信时减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。同时，因此，大，Radio 所以要想节能就需要最大限度地减少模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同，模块的侦听时间（收发时间不能减少），及减小占空比。传统的无线网络中，主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等，不需要考虑能量消耗，

，各种针对传感协议无法直接应用于WSNRadio模块不需要关闭，所以传统无线网络MAC 协议按照不同的分类方式可以器网络特点的MAC协议相继提出。现有的WSN MAC 分成许多类型，

其中根据信道访问策略的不同可以分为：X-MAC协议协议的改进，改进了其前导序列过长的问题，将前导序列分割B-MACX-MAC协议也基于），在每个频闪前导中嵌入目的地址信息，非接收节点strobed preamble成许多频闪前导（尽早丢弃分组并睡眠。在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔，用以侦听接收节点的唤醒X-MAC发送节点收到早向发送节点发送早期确认，标识。接收节点利用频闪前导之间的时间间隔，期确认后立即发送数据分组，避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。

，根据网络流量变化动态调整节点的占空比，以减少单跳还设计了一种自适应算法X-MAC 延时。优点：最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点，因而发送延X-MAC 时和收发能耗都比较小；节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。

缺点：而且分这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。节点每次醒来探测信道的时间有所增加，资料Word

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组长度、数据发送速率等协议参数还需进一步确定

所示：X-MAC原理图如图3 ContikiMAC协议

一．ContikiMAC协议中使用的主要机制：1.时间划分2.快速睡眠3.锁时优化只使用了异

步的机制，没有标识信息也没有附加的消息头，它的数据也都是普ContikiMAC 通的链路层消息。时间划分：协议具有一个基于传输过程中精确时间度量的、能量高效的唤醒技术。的唤醒ContikiMAC（空闲信道检测）机制来实现这种机制使用无线电收发器的CCA技术利用一种价格低廉的接收信号强度指示值）来判断指定信道的状态。RSSI( ContikiMAC中的时间划分必须满足一系列的限制。如图4:资料Word

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中的时间划分4 ContikiMAC 图要求：ta+td< ti< tc< tc+2tr< ts ti:每次数据传输之间的时间间隔

进行一次稳定的RSSItr:指示所需要的时间CCA检测之间的时间间隔tc:两次ACK消息的时间间隔手段数据包和发送ta: ACK从接收节点那里成功检测到一个消息所需的时间

td:12IEEE802.15.4标准定义的ta值为在IEEE 802.15.4标准下，不等式中一些变量被固化，如无线然后td=40/250,tr是由cc2420个时间点我，在802.15.4中，一个时间单位是4/250ms.

tr=0.192ms,不等式变为：收发器的特性决定的，0.352< ti< tc< tc+0.384 < ts

），这也为我们的能传输的最小报文长度设了限（0.352+0.384给出了ts的下限，0.736ms contiki 制。对其它参数，系统中使用时间参数配置为：ti=0.4ms tc=0.5ms ts=0.884ms

快速睡眠：

中的并不实质性地检测数据传输，而只是检测无线信道的信号强度是否在特定contikiMAC 的门限值之上。接收节点应该保持唤醒状态来保证接收到如果一个邻居节点在向当前的接收节点发送数据，检测到该数据包的其它节点则可以快速切换回睡眠完整的数据包，然后需要发送一个回执。因为它们必须保证接收到完整的数据包。状态。然而，潜在的接收节点并不能立即回去睡眠，最安全的保持唤醒状态的时间是在检测之后，tl+ti+tl这里表示最长数据包所需的传输时间。的快速睡眠机制使潜在的接收节点可以早些进入休当由于检测到错误的无线噪声而唤醒时，眠状态。这种优化机制利用了中的特定传输模式。资料Word

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1.检测到的是噪还要长，说明CCA若CCA检测到活动，但信道活动状态的时间比tl声，节点返回睡眠

2.更长的静止，则返回睡眠。如果信道活动状态过程之后有一段比ti

3.

若活动状态后有一段正确的静止长度，但接收节点检测不到任何数据报文头，返回睡眠。快速睡眠如图5所示：

快速睡眠图5

）：phase-lock锁时优化（稳定的唤醒，假设传感器网络中的每个接收节点都有一个周期的、该机制类似于Wise-MAC 时间间隔，则发送节点可利用接收节点的唤醒时间来优化传输过程，这就是锁时优化机制。并以此判断出它会记录下检测到的时间，当发送节点检测到从接收节点返回的回执消息时，则发送节点接收节点的唤醒时间。由于接收节点必须保持唤醒状态来保证完整地接收报文，可假设收到消息意味着发送节点在接收节点唤醒状态的时间窗成功向其发送了一个

数据包，发送节点便可以在在发送节点了解其唤醒时间之后，由此发送节点便可以知道其唤醒时间。接收节点应该是唤醒状态的时候向其传输数据包。资料Word

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Cooja仿真实验

1.我分别测试4、8、12、16 个节点时，contikimac 和xmac在能量消耗和丢包率两方面的特点。

2.以下是4个节点时的截图：

资料Word

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Contiki

Xmac

3.以下是八个节点的截图：

资料Word

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Contiki

xmac

4.以下是12个节点时的截图：

Contiki资料Word

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Xmac

5.以下是16个节点时的截图：

contiki