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基于优先级的无线传感器网络 MAC 协议
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李卫华,周正,王二飞
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作者简介:李卫华,(1987-),男,北京邮电大学信息与通信工程研究生,无线传感器网络。
通信联系人:周正,(1945-),男,教授,电路与系统、电磁兼容。E-mail:
zzhou@bupt.edu.cn
(北京邮电大学信息与通信工程学院,北京 100876)
摘要:无线传感器网络在无线抄表系统中得到了广泛的应用。在无线抄表系统中存在网络数5
据突发性传输等情况,例如报警信息的传输,需要保证实时性。本文针对无线抄表系统中的
这些需求,在已有的 MAC 协议的基础上,提出来一种适用于无线抄表系统的 MAC 协议。
该协议通过对侦听活动时间进行划分,以减小前导码长度,并可以有效的降低时延。经过数
据分析表明,相比传统的 MAC 协议,本文提出的基于优先级的 MAC 协议可以有效的减小
无线表计端点能耗,降低时延,从而保证紧急数据发送的实时性。 10
关键词:无线传感器网络;无线抄表系统;优先级;实时性;MAC
中图分类号:TN92
A MAC Protocol in WSN based on priority
Li Weihua, Zhou Zheng, Wang Erfei 15
(School of information ans science engineering, Beijing University of Posts and
Telecommunications, Beijing 100876)
Abstract: Wsn is widely used in intelligent meter reading system. In this paper, to satisty the
real-time the real-time demand in the alarm surveillance, we propose a new MAC(AL-MAC)
protocol for the intelligent meter reading system. In AL-MAC, the node with alarm data to send 20
selects the small contention window, so that it has the priority to access the channe. At the same
time, AL-MAC divides the basic listen/sleep cycle time into several short periods in former basic
cycle with the same duty cycle. This mechanism reduces the time to wake up the node. Simulation
results show that AL-MAC improves the latency performance with acceptable energy
consumption increasing in the alarm situation.
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Keywords: WSN; intelligent meter reading-system; priority; real-time; MAC
0 引言
最近无线传感器网络被广泛用于智能电网技术。在本文中,我们重点关注智能抄表系统,
该系统要求能耗低,实时性好,低复杂度和高可靠性。MAC(介质访问控制)协议负责的30
传输介质的访问接入控制,这样 MAC 层才能有序的使用[1]。然而,大多数 MAC 协议的设
计,为了满足需求的能源效率而带来了较长的延迟或低吞吐量的成本。 MAC 协议,把 RF
模块设计的一种方法已广泛用于降低能源消耗。例如,占空比的长度被固定在 SMAC[2,3] 其
中有一个不利的影响,空闲监听时间期间产生的延迟时间。其结果是,在这些应用程序中,
快速响应时间不是第一要素。虽然也有一些应用,如监控和实时控制系统,智能计量,为35
WSN 不仅需要高效的能源,但也提供更好的性能的延迟。
本文提出一种适用于无线抄表系统报警 MAC 机制。我们在无线抄表系统中典型的星型拓
扑模型中,分析了这种新的 MAC 机制的实时性和能耗性能。抄表系统需要有专用的 MAC 机制,
它的要求是低功耗、低复杂度、低成本以及高可靠性。在已有的 MAC 机制,如 IEEE802.15.4
中,MAC 机制分为激活和侦听两种状态,这种机制显然太消耗能量,不满足于抄表系统中低40
功耗的要求。且在抄表系统中,存在紧急报警信息需要及时有效传输的情景,需要对 MAC
机制的时延要求更高。本文针对无线抄表系统的需求提出一种适用于无线抄表系统报警 MAC
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