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无线传感器网络概论第3章无线传感器网络的数据链路层

本章目录3.1无线传感器网络数据链路层概述3.2MAC协议概述

3.1无线传感器网络数据链路层概述数据链路层主要负责数据流的复用技术、数据帧检测技术、介质访问接入技术和差错控制技术，实现接入控制以及在节点之间建立可靠的通信链路。数据链路层就是将PHY的物理连接链路转换成逻辑连接链路，在这个过程中利用了PHY提供的数据传输功能，形成一条正确的、可靠的链路。数据链路层同时也向它的上层，即网络层提供透明的数据传送服务，主要包括数据流多路复用、数据帧监测、媒体介入和差错控制，使得无线传感器网络内点到点、点到多点都能顺利连接。3.1.1数据链路层的功能

3.1无线传感器网络数据链路层概述数据链路层的功能：1．成帧（帧同步）2．差错控制3．流量控制4．链路管理5．MAC（介质访问控制）寻址3.1.1数据链路层的功能

3.1无线传感器网络数据链路层概述数据链路层研究的主要内容分为MAC和差错控制两部分。在无线传感器网络中，差错控制有自动重发请求、前向纠错两种方式。在无线传感器网络中，节点与节点间的数据传输通过无线信道来完成。若两个距离较短的节点在同一时刻发送数据时，在它们的邻居节点，即数据的接收方处通常会发生信号碰撞，使得信息传输失败。所以，MAC协议解决的是节点接入信道的时机问题。一个高效合理的MAC协议，可以使得凡是需要发送数据的节点，在较短的一段时间内都能顺利的接入到信道当中。同时，在数据的传输过程时不会发生频繁的信号冲突。3.1.2数据链路层的主要研究内容

3.1无线传感器网络数据链路层概述无线传感器网络的数据链路层在设计时需要考虑一些关键问题来保障数据能够安全、准确、持续地传输。在数据链路层的设计中，首先要被关注的问题就是传输的安全，除此之外，还有以下几项关键性问题。1.网络性能的优化2.跨层优化3.能量效率问题4.公平性 5.可扩展性6.信道共享问题3.1.3无线传感器网络数据链路层关键问题

3.2MAC协议概述在无线传感器网络中，MAC协议决定了无线信道分配给节点的方式，在无线传感器网络内的节点之间分配无线通信资源。MAC协议基础主要包括：1.信道接入机制2.隐终端和暴露终端3.MAC协议的分类4.无线传感器网络对MAC协议设计的影响因素5.MAC协议的设计6.MAC层状态转换的实现7.主要能量消耗分析3.2.1MAC协议基础

3.2MAC协议概述1.信道接入机制信道接入技术为点到点、点到多点或者多点共享建立了可靠的通信链路。不同方式的信道接入机制具有不同的优劣势，也分别有适合自己的应用场景。无线网络的信道接入方式分类下图所示，下面我们对MAC协议的信道接入机制进行分析和归纳。3.2.1MAC协议基础

3.2MAC协议概述（1）按需分配接入方式在按需分配接入方式中，所有竞争节点共享无线信道资源，节点需要首发数据时，会暂时获得所需要的带宽，并在该带宽内完成业务的收发；当节点没有业务需要时，分配到的带宽就会被释放掉以供其它节点使用。按需分配方式分为：①分布式控制②集中式控制3.2.1MAC协议基础

3.2MAC协议概述（2）固定分配接入方式在固定分配方式中，把多个节点共享的某一条信道分割成若干个相互独立的子信道，每个子信道又分配给一个或多个节点专用。（3）混合接入方式任何信道接入方式都肯定有自身的局限性，不能使用于所有的场景。在同一个无线传感器网络中可能存在多种发送需求，或者希望充分利用某种方式的优点并且减少其缺点，为了达到这些目的，通常将几种接入方式一同使用，这种优化的接入方式被称为混合型信道接入方式。3.2.1MAC协议基础

3.2MAC协议概述2.隐终端和暴露终端隐终端：在发送节点的侦听范围之外，而在接收节点的干扰范围之内的节点。如下图所示，当节点A向节点B发送报文时，节点C在B的覆盖范围内，在节点A的覆盖范围外，因此C是隐终端。3.2.1MAC协议基础

3.2MAC协议概述暴露终端：在发送节点的侦听范围之内，而在接收节点的干扰范围之外的节点。如下图所示，在节点B和节点A之间发生数据传输，节点C在节点A的传播范围圈外，在节点B的传播范围圈内，它是暴露终端。3.2.1MAC协议基础

3.2MAC协议概述3.MAC协议的分类由于无线传感器网络的广泛应用，有许多现行的MAC协议，但对MAC协议进行分类，还缺乏统一的标准。因为无线传