I. INTRODUCTION Wireless Sensor Net

I. INTRODUCTION Wireless Sensor Networks (WSNs) have large number of small, low cost, low-power, intelligent sensor nodes, which can be either densely or randomly distributed. Each node has limited resources like processing capability, memory and energy. The most challenging design constraint in WSNs is minimizing the energy consumption. As each sensor node is a microelectronic device which can only be equipped with limited energy source. Comparing with other wireless communication networks, it is very difficult to charge or replace the drained battery, which makes maximizing the life time as the primary objective of WSNs. Since the communication with sensor nodes will be more energy consuming than their computation, it is a primary concern that the communication is minimized while achieving the desired network operation. In the Open Systems Interconnection (OSI) layer model, we cite MAC (Medium Access Control) for consuming energy due to many reasons
like idle listening, overhearing, collisions etc. But ideally, MAC protocol in sensor networks consumes more energy when transmitting and receiving packets. So an efficient MAC protocol helps the nodes to extend their lifetime and this makes an increase in the entire network‘s lifetime. MAC layer controls management and accessing of the wireless channels. Similar to energy consumption, latency gives an important design challenge for MAC in WSNs. Average packet latency is defined as the average time taken by the packets in order to reach the sink node. Thus latency provides an overhead in time to transfer data packets from source to sinks. Hence, latency and energy consumption relies on various application scenarios. In this paper we compare various performance parameters of RI-MAC and SMAC protocols under varying traffic load for flat grid topology. In synchronous based MAC each nodes synchronizes the sleep active schedule with its neighbors by the periodic exchange of SYNC packets. Energy wastage in idle listening can be reduced using common time frames for control packets. In asynchronous MAC scheme each node has its own duty cycle scheduling mechanism. Asynchronous MAC scheme can be divided into SenderInitiated and Receiver- Initiated protocols. Several existing Sender-Initiated MAC schemes, such as X-MAC [1] uses Low power Listening (LPL) mechanism. In LPL each sender sends a preamble prior to data transmission, whose length is equal to the sleep period of the intended receiver. When receiver wakes up, it senses preamble, and allows sender to transmit the packets. LPL occupies the medium for a longer duration than actual transmission of data. This increases idle listening and delay in packet delivery. Hence to reduce the idle listening period RI-MAC has been proposed in asynchronous ReceiverInitiated category. Data transmission is initiated by the receiver using the beacon packet generated by the receiver itself. In RI-MAC, chain of events activates the sender, and it waits silently until it receives a short beacon frame from the receiver. Here only short beacon and data packets occupy the medium [2], hence the medium occupancy by sender and receiver is reduced and therefore the energy consumed in idle listening period is decreased. Section II gives an outline of the related works in the design of MAC layer. Then, Section III gives detailed
1228
2014 International Conference on Control, Instrumentation, Communication and Computational Technologies (ICCICCT)
978-1-4799-4190-2/14/$31.00 ©2014 IEEE
description of simulation methodology. Performance comparison of SMAC and RI-MAC under NS2 simulation is described in Section IV. Finally, the paper concludes with section V by describing the results obtained.
II. RELATED WORKS MAC layer is a critical layer for saving energy in WSNs. MAC protocols can be divided into contention-based and TDMA based protocols. TDMA-based MAC protocol, TRAMA [3] assumes that the entire time period is divided into time slots and it takes the information about the traffic of each node in order to determine which node can transmit in a particular time slot. Another well known TDMA-based MAC protocol used in WSNs is E-MAC [4]. In E-MAC, time slots are assigned to only some of the nodes and rest of the nodes acquires the time slots using contention. CDMA and FDMA are two commonly used MAC schemes in the wireless networks, but both of them cannot be incorporated in WSNs, where complexity and energy conservation are major issues. In FDMA the entire bandwidth of the frequency spectrum is divided and then allocated to different channels. Each node communicates with other nodes using the frequency channel allocated to it. Hence, all the nodes can communicate simultaneously within the network and this reduces the chance for collision. However one of the limitations of FDMA introduced in WSNs is that all the nodes should be equipped with highly complex radio subsystem which is capable of capturing the multiple channels. CDMA uses a sequence of pseudorandom code for communication. Each node has its own pseudorandom code and hence simultaneous transmissions with minimal interference are possible. So CDMA is a better choice for sensor networks with secure communications. But CDMA requires large memory size to support the code sequences in each node. Moreover complexity cost of CDMA radio circuitry is high. Hence contention based MAC protocols are commonly used in WSNs. Contention protocols can be divided into two main categories: synchronous protocols and asynchronous protocols. A. Synchronous Protocols In synchronous MAC protocol, timing synchronization is required for active and sleep time periods. Here each node wakes up and goes to sleep at the same time. Synchronization in time causes control message overhead, which makes it less energy efficient. Unnecessary energy consumption takes place by using synchronization message overheads. Even though lot of synchronous MAC protocols is available, the most commonly used are SMAC and T-MAC. S-MAC [5] reduces energy consumption by allowing the nodes to go to sleep state periodically. In Timeout MAC (T-MAC) [6], which is derived from S-MAC, has the non-sleep and sleep periods fixed. TMAC allows the node to change to sleep period if no event has reported for a time ‗Tact‘ as shown in Fig.1. The interval ‗Tact‘ is greater than sum of the turn-around time, contention time and the length of the CTS and RTS packet. This reduces power consumption in T-MAC as compared to S-MAC. But
T-MAC has higher delay or latency than S-MAC protocol. Hence SMAC is the most commonly and widely used synchronous protocol in WSNs.
Fig 1. T-MAC protocol
SMAC achieves energy conservation through the methods described below: a) Listen and sleep schedules: In WSNs most of the nodes will be in idle listening state. So in order to reduce the energy consumption in idle listening for long periods SMAC makes the nodes go to sleep state periodically. In sleep state radio of the node will be turned off, and hence it consumes only less amount of energy. SYNC packets which are periodically exchanged between the nodes helps to achieve the synchronization with neighboring nodes as shown in Fig. 2. So nodes create a cluster sharing the same sleep wake–up schedule. This helps SMAC to reduce control packets overhead. Each node listens for sufficient time to hear an existing schedule, if not available the node selects its own schedule and broadcasts it its neighbors. b) Minimal Overhearing: Nodes turn off their radios if the shared media is used for transmitting messages between other nodes neighboring to current node. c) Message passing scheme: It is used to minimize the contention latency for WSNs requiring store-and-forward mechanism as data are moved within the network [7]. Thus according to SMAC, sensor node consumes minimum possible energy when it is in sleep state. The node wakes-up only if it is intended to execute certain operations and events. Also S-MAC protocol controls the transmission of data through the sensor node, allowing it to take critical decisions when the sensor node enters the sleep or wake-up schedules.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

I. บทนำเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย (WSNs) มีจำนวนโหนเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก ประหยัด พลังงานต่ำ อัจฉริยะ ซึ่งสามารถหนาแน่นไป หรือสุ่มกระจาย แต่ละโหนมีจำกัดทรัพยากรเช่นหน่วยความจำ ความสามารถ และพลังงานในการประมวลผล ข้อจำกัดออกแบบท้าทายมากที่สุดใน WSNs จะลดการใช้พลังงาน เป็นเซ็นเซอร์แต่ละ โหนดเป็นอุปกรณ์ microelectronic ซึ่งสามารถติดตั้งได้กับแหล่งพลังงานจำกัดเท่านั้น เปรียบเทียบกับเครือข่ายสื่อสารไร้สายอื่น ๆ ได้ยากมากที่จะคิด หรือเปลี่ยนแบตเตอรี่ระบายน้ำ ซึ่งทำให้เพิ่มเวลาชีวิตเป็นวัตถุประสงค์หลักของ WSNs เนื่องจากการสื่อสารกับโหนเซ็นเซอร์จะบริโภคมากกว่าการคำนวณพลังงานที่มากขึ้น มันเป็นกังวลหลักว่า การสื่อสารถูกย่อเล็กสุดในขณะที่การบรรลุการดำเนินงานเครือข่ายต้อง ในแบบชั้นเปิดระบบความเกี่ยวข้องกัน (โอเอสไอ) เราอ้างอิง MAC (ควบคุมการเข้าถึงสื่อ) สำหรับการใช้พลังงานเนื่องจากสาเหตุหลายประการ ต้องใช้งานฟัง overhearing ไม่เกิดการชนเป็นต้น แต่ดาว โพรโทคอล MAC ในเครือข่ายเซ็นเซอร์ใช้พลังงานมากขึ้นเมื่อส่ง และรับแพคเก็ต ดังนั้น การโพรโทคอล MAC มีประสิทธิภาพช่วยโหนเพื่อยืดอายุการใช้งานของพวกเขา และทำให้เพิ่มอายุการใช้งานของเครือข่ายทั้งหมดใน ชั้น MAC ควบคุมจัดการและเข้าถึงของช่องสัญญาณแบบไร้สาย เช่นเดียวกับการใช้พลังงาน แฝงให้ท้าทายการออกแบบที่สำคัญสำหรับ MAC ใน WSNs เฉลี่ยแฝงแพ็คเก็ตถูกกำหนดเป็นเวลาเฉลี่ยที่ใช้การเข้าถึงโหนอ่างเก็ต จึง แฝงมีค่าใช้จ่ายในการในเวลาในการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลจากต้นทางไปล้างมือ ดังนั้น แฝงและการใช้พลังงานอาศัยสถานการณ์โปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ ในเอกสารนี้ เราเปรียบเทียบประสิทธิภาพของพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของ RI MAC และโปรโต SMAC ภายใต้การโหลดจราจรแตกต่างกันสำหรับโทโพโลยีเส้นแบน ใน MAC แบบซิงโครนัสตาม แต่ละโหนทำกำหนดการใช้งานโหมดสลีปกับของเพื่อนบ้าน โดยแลกเปลี่ยนเป็นครั้งคราวของแพคเก็ตซิงค์ สามารถลดการสูญเสียพลังงานในการใช้งานฟังใช้เวลาทั่วไปเฟรมแพ็กเก็ตควบคุม ในโครงร่าง MAC แบบอะซิงโครนัส แต่ละโหนมีรอบภาษีของตนเองวางแผนกลไก โครงร่าง MAC แบบอะซิงโครนัสสามารถแบ่งออกเป็น SenderInitiated และโปรโตคอลที่เริ่มต้นรับ หลายที่มีอยู่ Sender-Initiated MAC แผนงาน เช่น X-MAC [1] ใช้กลไกพลังงานต่ำฟัง (เอส) ในเอส ผู้ส่งแต่ละส่งข้อเสนอแนะฉบับนี้ก่อนส่งข้อมูล ซึ่งมีความยาวเท่ากับรอบระยะเวลาการนอนของผู้รับ เมื่อผู้รับกลับค่า มันความรู้สึกข้อเสนอแนะฉบับนี้ และช่วยให้ผู้ส่งในการส่งแพ็กเก็ต เอสใช้สื่อสำหรับระยะเวลาที่ยาวมากกว่าการส่งข้อมูลจริง เพิ่มฟังไม่ได้ใช้งานและความล่าช้าในการส่งแพคเก็ต ดังนั้น เพื่อลดระยะเวลาฟังไม่ได้ใช้ RI MAC ได้รับการเสนอชื่อในแบบอะซิงโครนัส ReceiverInitiated ประเภท ส่งข้อมูลเริ่มต้น โดยใช้แพคเก็ตเบคอนที่สร้างขึ้น โดยตัวรับสัญญาณตัวรับ ใน RI MAC ห่วงโซ่ของเหตุการณ์เรียกผู้ส่ง และอย่ารอจนกว่าได้รับเฟรมเบคอนที่ย่อจากผู้รับ ที่นี่โดยเฉพาะเบคอนและแพคเก็ตข้อมูลครอบครองสื่อ [2], ดังนั้นพักกลาง โดยผู้ส่งและผู้รับจะลดลง และพลังงานที่ใช้ในรอบระยะเวลาที่ฟังไม่ได้ใช้งานจะลดลงดังนั้น ส่วนที่สองให้เค้าทำงานที่เกี่ยวข้องในการออกแบบของ MAC layer แล้ว ส่วน III ให้รายละเอียด 1228ปี 2014 การประชุมนานาชาติในการควบคุม เครื่องมือ การสื่อสาร และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ (ICCICCT)978-1-4799-4190-2/14/$31.00 © 2014 IEEEคำอธิบายเกี่ยวกับวิธีการจำลอง เปรียบเทียบประสิทธิภาพ SMAC และ RI MAC ภายใต้การจำลอง NS2 อธิบายไว้ในส่วน IV สุดท้าย กระดาษสรุปกับส่วน V โดยอธิบายผลได้รับ II. RELATED WORKS MAC layer is a critical layer for saving energy in WSNs. MAC protocols can be divided into contention-based and TDMA based protocols. TDMA-based MAC protocol, TRAMA [3] assumes that the entire time period is divided into time slots and it takes the information about the traffic of each node in order to determine which node can transmit in a particular time slot. Another well known TDMA-based MAC protocol used in WSNs is E-MAC [4]. In E-MAC, time slots are assigned to only some of the nodes and rest of the nodes acquires the time slots using contention. CDMA and FDMA are two commonly used MAC schemes in the wireless networks, but both of them cannot be incorporated in WSNs, where complexity and energy conservation are major issues. In FDMA the entire bandwidth of the frequency spectrum is divided and then allocated to different channels. Each node communicates with other nodes using the frequency channel allocated to it. Hence, all the nodes can communicate simultaneously within the network and this reduces the chance for collision. However one of the limitations of FDMA introduced in WSNs is that all the nodes should be equipped with highly complex radio subsystem which is capable of capturing the multiple channels. CDMA uses a sequence of pseudorandom code for communication. Each node has its own pseudorandom code and hence simultaneous transmissions with minimal interference are possible. So CDMA is a better choice for sensor networks with secure communications. But CDMA requires large memory size to support the code sequences in each node. Moreover complexity cost of CDMA radio circuitry is high. Hence contention based MAC protocols are commonly used in WSNs. Contention protocols can be divided into two main categories: synchronous protocols and asynchronous protocols. A. Synchronous Protocols In synchronous MAC protocol, timing synchronization is required for active and sleep time periods. Here each node wakes up and goes to sleep at the same time. Synchronization in time causes control message overhead, which makes it less energy efficient. Unnecessary energy consumption takes place by using synchronization message overheads. Even though lot of synchronous MAC protocols is available, the most commonly used are SMAC and T-MAC. S-MAC [5] reduces energy consumption by allowing the nodes to go to sleep state periodically. In Timeout MAC (T-MAC) [6], which is derived from S-MAC, has the non-sleep and sleep periods fixed. TMAC allows the node to change to sleep period if no event has reported for a time ‗Tact‘ as shown in Fig.1. The interval ‗Tact‘ is greater than sum of the turn-around time, contention time and the length of the CTS and RTS packet. This reduces power consumption in T-MAC as compared to S-MAC. But T-MAC มีความล่าช้าหรือแฝงกว่าโพรโทคอล S MAC สูง ดังนั้น SMAC เป็นโพรโทคอลแบบซิงโครนัสโดยทั่วไป และแพร่หลายมากที่สุดใช้ใน WSNs ฟิก 1 โพรโทคอล T-MAC SMAC ได้รับการอนุรักษ์พลังงาน โดยวิธีการอธิบายไว้ด้านล่าง: เป็น) ฟัง และนอนตาราง: ใน WSNs ส่วนใหญ่ของโหนดที่จะอยู่ในสถานะไม่ได้ใช้ฟัง ดังนั้น เพื่อลดพลังงานใช้ในการฟังเป็นเวลานาน SMAC ทำให้โหนไปนอนสถานะเป็นระยะ ๆ ในโหมด วิทยุรัฐของโหนจะถูกปิด และดังนั้น สิ้นเปลืองน้อยกว่าปริมาณพลังงานเท่านั้น แพคเก็ตซิงค์ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนเป็นระยะ ๆ ระหว่างโหนช่วยให้การซิงโครไนส์กับเพื่อนบ้านโหนดดังแสดงใน Fig. 2 ดังนั้น โหนสร้างคลัสเตอร์ร่วมกันกำหนดการปลุก – ขึ้นนอนเดียวกัน นี้ช่วย SMAC เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการส่งข้อมูลควบคุม ฟังโหนแต่ละครั้งเพียงพอฟังกำหนดการที่มีอยู่ ถ้า ไม่โหนเลือกตารางเวลาของตัวเอง และกระจายมันของเพื่อนบ้าน บี) Overhearing น้อยที่สุด: โหนปิดวิทยุของพวกเขามีใช้สื่อร่วมกันสำหรับการส่งข้อความระหว่างโหนอื่น ๆ ใกล้เคียงกับโหนดปัจจุบันนี้ c) โครงร่างผ่านข้อความ: ใช้เพื่อลดเวลาแฝงการช่วงชิงงานบนสำหรับ WSNs ต้องใช้กลไกการจัดเก็บ และส่งต่อมีย้ายข้อมูลภายในเครือข่าย [7] ดังนั้น ตาม SMAC โหนเซ็นเซอร์ใช้พลังงานขั้นต่ำสุดเมื่ออยู่ในสถานะ sleep โหนดกลับขึ้นเมื่อมีวัตถุประสงค์เพื่อดำเนินการดำเนินการและเหตุการณ์บางอย่าง ยัง S MAC โพรโทคอลการควบคุมการส่งข้อมูลผ่านโหนด เซนเซอร์ให้มันจะตัดสินใจที่สำคัญเมื่อโหนเซ็นเซอร์ป้อนตารางเวลานอนหรือปลุก

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

I. บทนำเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย (WSNs) มีจำนวนมากขนาดเล็กต้นทุนต่ำพลังงานต่ำโหนดเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่สามารถเป็นได้ทั้งหนาแน่นหรือการกระจายแบบสุ่ม แต่ละโหนดมีทรัพยากรที่ จำกัด เช่นความสามารถในการประมวลผลหน่วยความจำและพลังงาน ข้อ จำกัด การออกแบบที่ท้าทายมากที่สุดใน WSNs มีการลดการใช้พลังงาน ขณะที่แต่ละโหนดเซ็นเซอร์เป็นอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถติดตั้งกับแหล่งพลังงาน จำกัด เปรียบเทียบกับเครือข่ายการสื่อสารไร้สายอื่น ๆ ก็เป็นเรื่องยากมากที่จะคิดค่าใช้จ่ายหรือเปลี่ยนแบตเตอรี่ระบายน้ำซึ่งจะทำให้การเพิ่มเวลาชีวิตเป็นวัตถุประสงค์หลักของ WSNs ตั้งแต่การสื่อสารกับโหนดเซ็นเซอร์จะบริโภคพลังงานมากขึ้นกว่าการคำนวณของพวกเขาก็เป็นความกังวลหลักที่การสื่อสารจะลดลงขณะที่การบรรลุดำเนินงานเครือข่ายที่ต้องการ ในการเปิดระบบเชื่อมต่อโครงข่าย (OSI) ชั้นเราอ้าง MAC (Medium การควบคุมการเข้าถึง)
สำหรับใช้พลังงานเนื่องจากเหตุผลหลายเหมือนไม่ได้ใช้งานฟังได้ยินชนฯลฯ แต่นึกคิดโปรโตคอล MAC ในเครือข่ายเซ็นเซอร์สิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้นเมื่อการส่งและรับ แพ็คเก็ต ดังนั้นที่มีประสิทธิภาพจะช่วยให้โปรโตคอล MAC โหนดที่จะขยายอายุการใช้งานของพวกเขาและสิ่งนี้ทำให้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้นในเครือข่ายทั้งหมดของ การควบคุมชั้น MAC การบริหารจัดการและการเข้าถึงช่องทางไร้สาย คล้ายกับการใช้พลังงานแฝงให้ความท้าทายที่สำคัญสำหรับการออกแบบ MAC ใน WSNs แฝงแพ็คเก็ตเฉลี่ยถูกกำหนดให้เป็นเวลาเฉลี่ยที่ถ่ายโดยแพ็กเก็ตเพื่อให้สามารถเข้าถึงโหนดอ่างล้างจาน ดังนั้นค่าใช้จ่ายแฝงให้ในเวลาที่จะถ่ายโอนแพ็กเก็ตข้อมูลจากแหล่งที่อ่างล้างมือ ดังนั้นความล่าช้าและการใช้พลังงานขึ้นอยู่กับสถานการณ์ใช้ต่างๆ ในบทความนี้เราเปรียบเทียบค่าประสิทธิภาพต่างๆของโปรโตคอล RI-MAC และ SMAC ที่แตกต่างกันภายใต้ปริมาณการเข้าชมสำหรับโครงสร้างตารางแบน ในการซิงโครตามแต่ละโหนด MAC ประสานการนอนหลับช่วงเวลาที่ใช้งานกับประเทศเพื่อนบ้านโดยการแลกเปลี่ยนระยะของแพ็คเก็ต SYNC การสูญเสียพลังงานในการฟังที่ไม่ได้ใช้งานสามารถลดลงได้โดยใช้กรอบเวลาที่พบบ่อยสำหรับแพ็คเก็ตการควบคุม ในโครงการที่ไม่ตรงกัน MAC แต่ละโหนดมีกลไกการตั้งเวลารอบการทำงานของตัวเอง รูปแบบ Asynchronous MAC สามารถแบ่งออกเป็น SenderInitiated และ Receiver- โปรโตคอลริเริ่ม หลายคนที่มีอยู่ของผู้ส่ง-ริเริ่มแผนการ MAC เช่น X-MAC [1] ใช้ฟังพลังงานต่ำ (LPL) กลไก ในแต่ละ LPL ผู้ส่งส่งเบื้องต้นก่อนที่จะมีการส่งข้อมูลมีความยาวเท่ากับระยะเวลาการนอนหลับของผู้รับที่ตั้งใจไว้ เมื่อตื่นขึ้นมารับก็รู้สึกเบื้องต้นและช่วยให้ผู้ส่งจะส่งแพ็คเก็ต LPL ตรงกลางสำหรับระยะเวลานานกว่าการส่งผ่านข้อมูลที่เกิดขึ้นจริงของ นี้จะเพิ่มฟังไม่ได้ใช้งานและความล่าช้าในการส่งมอบแพ็คเก็ต ดังนั้นเพื่อลดระยะเวลาที่ไม่ได้ใช้งานฟัง RI-MAC ได้รับการเสนอในหมวดหมู่ ReceiverInitiated ไม่ตรงกัน การส่งข้อมูลจะเริ่มโดยการใช้เครื่องรับสัญญาณแพ็คเก็ตที่เกิดจากการรับสัญญาณของตัวเอง ใน RI-MAC, ห่วงโซ่ของเหตุการณ์ป็นผู้ส่งและรออย่างเงียบ ๆ จนกว่าจะได้รับกรอบสัญญาณสั้น ๆ จากการรับ นี่คือสัญญาณสั้น ๆ เท่านั้นและแพ็กเก็ตข้อมูลครอบครองสื่อ [2] ดังนั้นการเข้าพักกลางโดยผู้ส่งและผู้รับจะลดลงและดังนั้นจึงใช้พลังงานในช่วงเวลาฟังไม่ได้ใช้งานจะลดลง ส่วนครั้งที่สองให้เค้าร่างของงานที่เกี่ยวข้องในการออกแบบชั้น MAC จากนั้นมาตรา III ให้รายละเอียด
1228
2014 ประชุมนานาชาติเกี่ยวกับการควบคุมการใช้เครื่องมือการสื่อสารและเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ (ICCICCT)
978-1-4799-4190-2 / 14 / $ 31.00 © 2014 IEEE
รายละเอียดของวิธีการจำลอง การเปรียบเทียบผลการดำเนินงานของ SMAC และ RI-MAC ภายใต้การจำลอง NS2 อธิบายไว้ในมาตรา IV สุดท้ายกระดาษสรุปมาตรา V โดยการอธิบายผลที่ได้รับ.
ครั้งที่สอง ที่เกี่ยวข้อง WORKS ชั้น MAC เป็นชั้นที่สำคัญสำหรับการประหยัดพลังงานใน WSNs โปรโตคอล MAC สามารถแบ่งออกเป็นการต่อสู้ที่ใช้และ TDMA โปรโตคอลตาม TDMA ตามโปรโตคอล MAC, TRAMA [3] สันนิษฐานว่าช่วงเวลาทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นช่วงเวลาและจะใช้เวลาข้อมูลเกี่ยวกับการจราจรของแต่ละโหนดในการสั่งซื้อเพื่อตรวจสอบว่าโหนดสามารถส่งในช่วงเวลาโดยเฉพาะอย่างยิ่ง อีกประการหนึ่งที่รู้จักกันดี TDMA ตามโปรโตคอล MAC ใช้ใน WSNs เป็น E-MAC [4] E-MAC, ช่วงเวลาที่ได้รับมอบหมายให้เพียงบางส่วนของโหนดและส่วนที่เหลือของโหนดช่วงเวลาที่ได้มาโดยใช้การต่อสู้ CDMA และ FDMA มีสองรูปแบบ MAC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายไร้สาย แต่ทั้งสองคนไม่สามารถจะรวมอยู่ใน WSNs ที่ซับซ้อนและการอนุรักษ์พลังงานเป็นประเด็นสำคัญ ใน FDMA แบนด์วิดท์ทั้งหมดของคลื่นความถี่แบ่งออกแล้วจัดสรรให้กับช่องทางที่แตกต่างกัน แต่ละโหนดสื่อสารกับโหนดอื่น ๆ ที่ใช้ช่องความถี่ที่จัดสรรให้กับมัน ดังนั้นโหนดทั้งหมดสามารถสื่อสารพร้อมกันภายในเครือข่ายและการนี้จะช่วยลดโอกาสในการชนกัน แต่หนึ่งในข้อ จำกัด ของ FDMA แนะนำใน WSNs คือโหนดทั้งหมดควรจะติดตั้งระบบย่อยวิทยุที่ซับซ้อนมากซึ่งเป็นความสามารถในการจับภาพหลายช่องทาง CDMA ใช้ลำดับของรหัส pseudorandom สำหรับการสื่อสาร แต่ละโหนดมีรหัส pseudorandom ของตัวเองและการส่งสัญญาณพร้อมกันจึงมีการรบกวนน้อยที่สุดที่เป็นไปได้ ดังนั้น CDMA เป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับเครือข่ายเซ็นเซอร์ที่มีการสื่อสารที่ปลอดภัย แต่ CDMA ต้องใช้หน่วยความจำขนาดใหญ่ขนาดที่จะสนับสนุนลำดับรหัสในแต่ละโหนด ค่าใช้จ่ายนอกจากนี้ความซับซ้อนของวงจรวิทยุซีดีเอ็มเออยู่ในระดับสูง ดังนั้นการต่อสู้ตามโปรโตคอล MAC มักใช้ใน WSNs โปรโตคอลการแข่งขันจะถูกแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ซิงโครโปรโตคอลและโปรโตคอลตรงกัน A. โปรโตคอล Synchronous ในซิงโครโพรโทคอ MAC ประสานเวลาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับช่วงเวลาการใช้งานและการนอนหลับ ที่นี่แต่ละโหนดตื่นขึ้นมาและไปนอนในเวลาเดียวกัน การประสานข้อมูลในเวลาที่ทำให้เกิดค่าใช้จ่ายในการควบคุมข้อความซึ่งจะทำให้มันมีประสิทธิภาพพลังงานน้อยลง การใช้พลังงานที่ไม่จำเป็นที่เกิดขึ้นโดยใช้ค่าใช้จ่ายในการประสานข้อความ แม้ว่าจำนวนมากของโปรโตคอล MAC ซิงโครใช้ได้ใช้กันมากที่สุดเป็น SMAC และ T-MAC S-MAC [5] ช่วยลดการใช้พลังงานโดยการอนุญาตให้โหนดไปนอนรัฐเป็นระยะ ๆ หมดเวลาใน MAC (T-MAC) [6] ซึ่งได้มาจาก S-MAC มีช่วงเวลาที่ไม่ได้นอนหลับและการนอนหลับที่คงที่ ศทชช่วยให้โหนดเพื่อเปลี่ยนระยะเวลาการนอนหลับถ้าไม่มีเหตุการณ์ได้รายงานเป็นเวลา‗Tact 'ดังแสดงในรูปที่ 1 ช่วง‗Tact 'เป็นมากกว่าผลรวมของเวลาเปิดรอบเวลาการแข่งขันและความยาวของ CTS และแพ็คเก็ต RTS ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานใน T-MAC เมื่อเทียบกับ S-MAC แต่
T-MAC มีความล่าช้าที่สูงขึ้นหรือความล่าช้ากว่าโปรโตคอล S-MAC ดังนั้น SMAC เป็นกันมากที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายในการซิงโครโพรโทคอ WSNs.
รูปที่ 1. T-MAC โปรโตคอล
SMAC ประสบความสำเร็จในการอนุรักษ์พลังงานด้วยวิธีการที่อธิบายด้านล่าง: ก) ฟังและตารางเวลาการนอนหลับ: ใน WSNs ที่สุดของโหนดจะอยู่ในสถานะที่ไม่ได้ใช้งานฟัง . ดังนั้นเพื่อที่จะลดการใช้พลังงานในการฟังไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานทำให้ SMAC โหนดไปนอนรัฐเป็นระยะ ๆ ในการนอนหลับวิทยุของโหนดจะถูกปิดและด้วยเหตุนี้มันกินจำนวนเพียงน้อยของพลังงาน แพ็คเก็ต SYNC ซึ่งจะมีการแลกเปลี่ยนระหว่างโหนดเป็นระยะ ๆ จะช่วยให้เกิดการประสานกับโหนดเพื่อนบ้านดังแสดงในรูป 2. ดังนั้นโหนดสร้างคลัสเตอร์ร่วมกันนอนหลับเดียวกันตารางเวลาปลุก นี้จะช่วยให้ SMAC ที่จะลดค่าใช้จ่ายในการควบคุมแพ็คเก็ต แต่ละโหนดฟังสำหรับเวลาเพียงพอที่จะได้ยินตารางที่มีอยู่หากไม่สามารถใช้ได้โหนดเลือกตารางเวลาของตัวเองและออกอากาศมันเพื่อนบ้าน ข) น้อยที่สุดได้ยิน: โหนดปิดวิทยุของพวกเขาหากสื่อที่ใช้ร่วมกันถูกนำมาใช้สำหรับการส่งข้อความระหว่างโหนดอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียงไปยังโหนดปัจจุบัน ค) โครงการผ่านข้อความ: มันถูกใช้เพื่อลดความล่าช้าการต่อสู้สำหรับ WSNs ต้องกลไกการจัดเก็บและส่งต่อข้อมูลจะถูกย้ายภายในเครือข่าย [7] ดังนั้นตาม SMAC โหนดเซ็นเซอร์สิ้นเปลืองพลังงานน้อยที่สุดเมื่อมันอยู่ในสภาพนอนหลับ โหนดตื่นขึ้นเฉพาะในกรณีที่มันมีจุดมุ่งหมายที่จะดำเนินการบางอย่างและกิจกรรม นอกจากนี้โปรโตคอล S-MAC ควบคุมการส่งข้อมูลผ่านโหนดเซ็นเซอร์ปล่อยให้มันใช้การตัดสินใจที่สำคัญเมื่อโหนดเซ็นเซอร์จะเข้าสู่การนอนหลับหรือปลุกตารางเวลา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ผมแนะนำเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย wsns ) มีจํานวนเล็ก ต้นทุนต่ํา , - โหนดเซ็นเซอร์อัจฉริยะซึ่งสามารถให้หนาแน่น หรือการกระจายแบบสุ่ม แต่ละโหนดมีทรัพยากรที่จำกัด เช่น ความสามารถในการประมวลผล หน่วยความจำ และพลังงาน สุดท้าทายข้อจำกัดในการออกแบบ wsns คือ ลดการใช้พลังงานเป็นเซ็นเซอร์แต่ละโหนดเป็นอุปกรณ์ microelectronic ซึ่งสามารถติดตั้งกับแหล่งพลังงานจำกัด เปรียบเทียบกับเครือข่ายสื่อสารไร้สายอื่น ๆ มันเป็นเรื่องยากมากที่จะคิดหรือแทนที่ระบายแบตเตอรี่ซึ่งจะทำให้เวลาชีวิตการเป็นวัตถุประสงค์หลักของ wsns . เนื่องจากการสื่อสารกับเซ็นเซอร์โหนดจะได้รับพลังงานมากขึ้นการบริโภคมากกว่าการคำนวณของพวกเขามันเป็นความกังวลหลักที่การสื่อสารจะลดลงในขณะที่ขบวนการเครือข่ายที่ต้องการการผ่าตัด ในการเชื่อมต่อระหว่างระบบเปิด ( OSI ) รุ่นชั้น เราอ้าง Mac ( Medium Access Control ) สำหรับการใช้พลังงานเนื่องจากสาเหตุหลาย
ชอบฟังเพื่อได้ยินกัน , ฯลฯ แต่เหมาะสำหรับโปรโตคอลในเครือข่ายเซ็นเซอร์ใช้พลังงานมากขึ้นเมื่อส่งและรับแพ็กเก็ตดังนั้นโปรโตคอล MAC ที่มีประสิทธิภาพช่วยให้โหนดเพื่อขยายอายุการใช้งานของพวกเขาและนี้ทำให้เพิ่มอายุการใช้งานเครือข่ายทั้งหมดของ การควบคุมและการจัดการการเข้าถึง MAC Layer ของช่องสัญญาณไร้สาย คล้ายกับการใช้พลังงานแฝงให้ท้าทายการออกแบบที่สำคัญสำหรับ Mac ใน wsns .ภายในแพ็คเก็ตเฉลี่ยหมายถึงเวลาเฉลี่ยที่ดำเนินการโดยแพ็คเก็ต เพื่อที่จะไปถึงอ่างโหนด ดังนั้นเวลามีค่าใช้จ่ายในเวลาที่จะส่งแพ็กเก็ตข้อมูลจากแหล่งที่จะจม ดังนั้น ศักยภาพและการใช้พลังงาน อาศัยสถานการณ์ โปรแกรมต่าง ๆในกระดาษนี้เราเปรียบเทียบพารามิเตอร์การทำงานต่างๆของโปรโตคอลที่แตกต่างกันและ ri-mac smac ภายใต้ทราฟฟิกแบบกริดสำหรับแบน ในการซิงโครจาก Mac แต่ละโหนดประสานนอนงานตารางเวลากับประเทศเพื่อนบ้านโดยการแลกเปลี่ยนธาตุของแพ็กเก็ตที่ซิงค์ ความสิ้นเปลืองพลังงานในการฟังใช้งานจะลดลงโดยใช้กรอบเวลาปกติสำหรับแพ็กเก็ตควบคุมโครงการ Mac แบบอะซิงโครนัส แต่ละโหนดมีรอบหน้าที่ของตัวเองแบบกลไก โครงการ Mac แบบอะซิงโครนัส สามารถแบ่งออกเป็น senderinitiated และตัวรับ - เริ่มต้นโปรโตคอล ผู้ส่งที่ริเริ่มโครงการ Mac ที่มีอยู่หลายแห่ง เช่น x-mac [ 1 ] ใช้พลังงานต่ำฟัง ( lpl ) กลไก ใน lpl แต่ละผู้ส่งส่งคำนำก่อนการส่งข้อมูลที่มีความยาวเท่ากับระยะเวลาการนอนหลับของผู้รับเป้าหมาย . เมื่อเครื่องตื่น ความรู้สึกมันกดราคา และช่วยให้ผู้ส่งเพื่อส่งแพ็กเก็ต lpl ตรงกลางสำหรับระยะเวลานานกว่าการส่งผ่านที่แท้จริงของข้อมูล นี้เพิ่มขี้เกียจฟังและความล่าช้าในแพ็กเก็ตส่งดังนั้นเพื่อลดระยะเวลาใช้งานฟัง ri-mac มีการนำเสนอในแบบ receiverinitiated หมวดหมู่ การส่งข้อมูลจะเริ่มจากเครื่องรับสัญญาณแพ็กเก็ตที่สร้างขึ้นโดยการรับนั่นเอง ใน ri-mac โซ่ของเหตุการณ์กระตุ้น ผู้ส่ง และมันรอเงียบๆจนกว่าจะได้รับสัญญาณจากกรอบสั้นรับที่นี่เพียงสั้น ๆ เบคอน และแพ็กเก็ตข้อมูลครอบครองปานกลาง [ 2 ] จึงพักขนาดกลาง โดยผู้ส่งและผู้รับจะลดลง ดังนั้นการใช้พลังงานในช่วงว่างฟังลดลง ส่วนที่ ii ให้เค้าร่างของ ที่เกี่ยวข้องกับงานในแบบของชั้น MAC แล้ว มาตรา 3 ให้นะคะ

รายละเอียด 2014 การประชุมระหว่างประเทศว่าด้วยการควบคุมเครื่องมือ ,เทคโนโลยีการสื่อสารและการคำนวณ ( iccicct )
978-1-4799-4190-2 / 14 / $ 31.00 สงวนลิขสิทธิ์ 2014 IEEE
อธิบายวิธีการจำลอง การเปรียบเทียบสมรรถนะของ smac ri-mac ภายใต้การจำลองและ ns2 ที่อธิบายไว้ในมาตรา 4 และมาตรา 5 โดยกระดาษสรุปอธิบายผลลัพธ์ที่ได้ .
2 งานที่เกี่ยวข้องกับแม็ค ชั้นเป็นชั้นสำคัญเพื่อการประหยัดพลังงานใน wsns .Mac โปรแกรมสามารถแบ่งออกเป็นการแข่งขันตามและ TDMA ใช้โปรโตคอล TDMA โปรโตคอล MAC ตามโครงเรื่อง [ 3 ] สันนิษฐานว่า ระยะเวลาทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นช่องเวลา และใช้ข้อมูลเกี่ยวกับการจราจรของแต่ละโหนดในการตรวจสอบซึ่งโหนดสามารถส่งในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ที่รู้จักกันดีอีก TDMA ตามโปรโตคอลที่ใช้ใน Mac wsns เป็น e-mac [ 4 ] e-mac ใน ,สล็อตที่เวลา จะได้รับเพียงบางส่วนของโหนดและส่วนที่เหลือของโหนดที่ได้รับช่วงเวลาโดยใช้การต่อสู้ CDMA และ fdma สองปกติใช้ Mac รูปแบบเครือข่ายแบบไร้สาย แต่ทั้งสองของพวกเขาจะรวมอยู่ใน wsns ที่ซับซ้อนและการอนุรักษ์พลังงานเป็นประเด็นหลักใน fdma แบนด์วิดธ์ทั้งหมดของสเปกตรัมความถี่ถูกแบ่งและจัดสรรช่องทางต่าง ๆ แต่ละโหนดกับโหนดอื่น ๆสื่อสารใช้ความถี่ช่องที่จัดสรรให้กับมัน ดังนั้น โหนทั้งหมดสามารถสื่อสารกันภายในเครือข่าย และจะช่วยลดโอกาสในการชนอย่างไรก็ตาม หนึ่งในข้อ จำกัด ของ fdma แนะนำใน wsns คือโหนดทั้งหมดควรจะติดตั้งที่มีความซับซ้อนสูง วิทยุ ระบบที่สามารถจับภาพหลายช่องทางแล้ว CDMA ใช้ลำดับของรหัสสุ่มเทียมเพื่อการสื่อสาร แต่ละโหนดมีรหัสสุ่มเทียมของตัวเองและจึงส่งพร้อมกันด้วยการรบกวนน้อยที่สุดที่เป็นไปได้ดังนั้น CDMA เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับเครือข่ายเซ็นเซอร์ความปลอดภัยการสื่อสาร แต่เอต้องมีขนาดหน่วยความจำขนาดใหญ่เพื่อรองรับรหัสลำดับในแต่ละโหนด นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายของ CDMA วิทยุ วงจรมีความซับซ้อนสูง ดังนั้น การต่อสู้ที่ใช้ Mac คือ มักใช้ใน wsns . การโต้เถียงโปรโตคอลสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก : โปรโตคอลแบบซิงโครนัสและโปรโตคอลแบบอะซิงโครนัส . A .โปรโตคอลโปรโตคอลแบบซิงโครใน Mac , การประสานเวลาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งาน และนอนช่วงเวลา ที่นี่แต่ละโหนดจะตื่น และหลับไปในเวลาเดียวกัน การประสานเวลาควบคุมค่าใช้จ่ายให้เกิดข้อความ ซึ่งทำให้มันน้อยลง ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ การใช้พลังงานที่ไม่จำเป็นเกิดขึ้น โดยใช้การ overheads ข้อความถึงแม้ว่ามากของโปรโตคอลแบบซิงโครนัส Mac จะพร้อมใช้งาน ใช้กันมากที่สุดคือ smac และ ที แมค . s-mac [ 5 ] ช่วยลดการใช้พลังงาน โดยให้โหนดไปนอนรัฐเป็นระยะ ๆ ในช่วงเวลา Mac ( ที แมค ) [ 6 ] ซึ่งได้มาจาก s-mac มีไม่นอน และระยะเวลานอนหลับคงที่ช่วยให้ผู้ดูแลระบบเพื่อเปลี่ยน TMAC นอนระยะเวลาหากไม่มีเหตุการณ์ที่มีรายงานในเวลา‗ชั้นเชิง ' ดังแสดงใน” . ช่วง‗ชั้นเชิง ' เป็นมากกว่าผลรวมของเปิดรอบเวลาการเวลาและความยาวของ CTS และ RTS แพ็คเก็ต นี้ช่วยลดการใช้พลังงานใน ที แมค เมื่อเทียบกับ s-mac . แต่ที แมค มีความล่าช้า หรือแอบแฝง
ที่สูงกว่าโปรโตคอล s-mac .ดังนั้น smac คือมากที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายใน wsns โปรโตคอลแบบซิงโครนัส .
รูปที่ 1 ที แมคโปร
smac บรรลุการอนุรักษ์พลังงานผ่านวิธีการที่อธิบายไว้ด้านล่าง : ) ฟังแล้วนอนตาราง : ใน wsns ส่วนใหญ่ของโหนดจะอยู่ในสถานะไม่ได้ใช้งาน ดังนั้น เพื่อลดการใช้พลังงานในการฟังไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน smac ทำให้โหนดหลับรัฐเป็นระยะ ๆในการนอนหลับวิทยุของรัฐของโหนดจะปิด แล้วจึงใช้เพียงน้อยกว่าปริมาณของพลังงาน ซิงค์ข้อมูลที่แลกเปลี่ยนระหว่างโหนดเป็นระยะๆ จะช่วยให้บรรลุการประสานกับประเทศเพื่อนบ้าน ( ดังแสดงในรูปที่ 2 ดังนั้น , สร้างกลุ่มแชร์นอนกันตื่น–ขึ้นตาราง นี้จะช่วยให้ smac ลดแพ็กเก็ตควบคุมค่าใช้จ่ายแต่ละโหนด ฟังเวลาเพียงพอที่จะได้ยินตารางที่มีอยู่ ถ้าไม่มีโหนดเลือกเวลาของตนเอง และถ่ายทอดมัน เพื่อนบ้าน ข ) น้อยที่สุดได้ยิน : โหนดปิดวิทยุถ้าใช้สื่อถูกใช้เพื่อถ่ายทอดข้อความระหว่างโหนดที่โหนดอื่น ๆใกล้เคียงกับปัจจุบัน c ) ข้อความผ่านโครงการ :มันถูกใช้เพื่อลดเวลาการต่อสู้สำหรับ wsns ที่ต้องการจัดเก็บและส่งต่อข้อมูลเคลื่อนกลไกภายในเครือข่าย [ 7 ] ดังนั้นตาม smac , โหนดเซ็นเซอร์ใช้พลังงานน้อยที่สุดที่เป็นไปได้เมื่อมันอยู่ในสถานะ sleep . ปมตื่นเท่านั้น หากมีวัตถุประสงค์เพื่อดำเนินการงานบางอย่างและเหตุการณ์ ยัง s-mac โปรโตคอลควบคุมการส่งข้อมูลผ่านเซนเซอร์โหนดช่วยให้ใช้เวลาตัดสินใจที่สำคัญเมื่อเซนเซอร์โหนดเข้ามานอนหรือตารางเวลา ปลุก