SMAC协议，TMAC协议，PMAC协议

1.SMAC协议

• 适用条件：传感器网络的数据传输量不大，可容忍一定程度的通信延迟。设计目标是提供良好的可扩展性，降低节点的能耗。

• SMAC协议的关键技术

  1. 周期性睡眠和监测

     • SMAC该协议将时间分为帧，帧长度由应用程序决定。帧根据应用程序调整监控工作阶段、睡眠阶段和睡眠持续时间。当节点处于睡眠状态时，关闭无线电波以节省能量。当然，节点需要在此期间缓存收到的数据，以便在工作阶段集中发送。

     • 所有相邻的接点都需要同步侦听/睡眠调度周期

  2. 流量自适应侦听机制

     • 基本思想是，在一次通信结束时，通信节点的邻居在通信结束后不会立即入睡，而是保持一段时间的侦听。如果节点在此期间收到RTS分组可以在不等待下一个调度侦听周期的情况下立即接收数据，从而减少数据分组的传输延迟。如果在此期间未收到RTS分组后，将睡眠状态转移到下一个调度侦听周期。

  3. 避免冲突和串音的机制

     • 为减少冲突，避免串音，SMAC与802达成协议.11MAC类似协议的虚拟和物理载波侦听机制，以及RTS/CTS握手交互机制。两者的区别在于，当邻居节点处于通信过程中时，执行SMAC协议的节点进入睡眠状态。

  4. 信息传递机制

     • SMAC该协议采用了信息传输机制，可以很好地支持长信息的发送。由于无线信道的传输错误与消息长度成正比，短信传输成功的概率大于长信息。根据这一原则，将长信息分为几个短信，一次使用RTS/CTS交互握手机制预约了这个长消息的发送时间，集中连续发送所有短信。这不仅可以降低控制报纸的成本，还可以提高消息发送的成功率。

• SMAC协议的缺点：SMAC协议采用周期性侦听工作模式，其侦听周期固定不变。周期长度受延迟要求和缓存大小的限制。由于信息速率是实时变化的，因此延迟要求和缓存大小往往不满足这种变化的信息速率。节点的活动时间必须适应最低通信负载，以确保信息传输的可靠性和及时性。当负载动态较小时，空闲侦听节点的时间相对增加。

2.TMAC协议

• 工作原理：TMAC协议在保持周期长度不变的基础上，根据通信流量动态调整活动时间，以紧急方式发送信息，减少空闲听力时间。节点定期醒来进行听力，如果节点在醒来时间周期内没有任何活动，则继续睡觉。

• TMAC协议的关键技术

  1. 周期性监听同步

     • 沿用SMAC协议思想，周期性广播帧

  2. RTS操作和TA的选择

     • 如果发送RTS未收到CTS，应再发一次

     • TA时间>竞争信道时间 RTS发送时间 CTS准备时间

  3. 早睡问题：当邻居准备向它发送数据时，节点进入睡眠状态

  4. 解决早睡问题的办法

     • 未来发送请求

     • 满缓存区优先

  5. 总结

     • TMAC该协议引入了超过预定时间后关闭无线通信模块的想法

     • 在高网络负载的情况下，TMAC该协议不进入睡眠模式，以确保不增加延迟，并确保更高的吞吐率。

     • 在新闻速率变化的网络中，TMAC协议会比SMAC协议节省更多能量。TMAC该协议降低了节点的能耗，因此可以在不增加延迟的情况下延长网络的使用寿命。

3. PMAC协议

• 基本思想

  1. 解决了SMAC调度占空比固定，TMAC早睡问题

  2. 引入模式信息，节点可以通过模式信息提前了解邻居的下一个活动，并根据模式信息进行调度

• 模式的生成

  • 由二进制位串组成

  • 每个表示节点在当前间隙应处于什么状态，1是监控，0是睡眠

  • 形式：0m1，m=0,1,…N-1，m代表串中0的数字

  • 每个节点启动时的模式串为1，表示流量大

  • 根据网络流量更新模式节点

  • 无数据发送在第一个间隙，更新模式是 01.在第二种模式下，监控间隙中仍然没有数据发送：更新模式是 001；依此类推

• 模式的交换

  • 广播将在当前周期结束时交换模式信息

  • 引入超帧STF ,分为两个子帧 PRTF和PETF

  • 模式重复时间帧PRTF，节点重复自己的模式

  • 模式信息交换时间帧由邻居交换