Sift協(xié)議

發(fā)布時(shí)間:2012/3/28 19:25:45 訪問次數(shù):2547

    Sift協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：對(duì)于檢測(cè)到S5L8020A01-Q0事件的N個(gè)節(jié)點(diǎn)，使其中R個(gè)節(jié)點(diǎn)能在最短的時(shí)間內(nèi)無沖突成功發(fā)送出事件監(jiān)測(cè)消息，而抑制剩余N-R個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息發(fā)送。Sift協(xié)議考慮到傳感器網(wǎng)絡(luò)以下的3個(gè)特性。
    ①網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間和空間的相關(guān)性。為了保持一定的冗余性和可靠性，在一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)通常會(huì)布置大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。在某一個(gè)地點(diǎn)發(fā)生情況后，其周圍的多個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)同時(shí)監(jiān)測(cè)到詼?zhǔn)录�，此時(shí)就會(huì)形成事件檢測(cè)的空間相關(guān)性。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)是時(shí)間驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)事件的發(fā)生會(huì)促使同時(shí)觀察到該事件的多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，而這些鄰近節(jié)點(diǎn)往往競(jìng)爭(zhēng)無線信道，形成事件傳遞的時(shí)間相關(guān)性。
    ②網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)所處的等級(jí)不一樣，往往只需要個(gè)別節(jié)點(diǎn)的有用數(shù)據(jù)。在許多的應(yīng)用中，并不是所有監(jiān)測(cè)到事件發(fā)生的節(jié)點(diǎn)都需要發(fā)送消息，只要這些節(jié)點(diǎn)中的一部分發(fā)送消息到Sink節(jié)點(diǎn)就足夠了。
    ③感知事件的節(jié)點(diǎn)密度隨時(shí)間變化。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量節(jié)點(diǎn)組成，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)密度會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域后，監(jiān)測(cè)到目標(biāo)的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目會(huì)隨著時(shí)間或者目標(biāo)的移動(dòng)而不斷地變化。
    Sift協(xié)議使用了CW值（競(jìng)爭(zhēng)窗口長(zhǎng)度）固定的窗口，節(jié)點(diǎn)不是從發(fā)送窗口選擇發(fā)送時(shí)隙，而在不同的時(shí)隙選擇發(fā)送數(shù)據(jù)的概率，如果能選擇一種發(fā)送概率分布，使每個(gè)時(shí)隙上有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送成功的概率最大，就能達(dá)到使監(jiān)測(cè)到得同一個(gè)事件的多個(gè)節(jié)點(diǎn)在競(jìng)爭(zhēng)窗口前面的各個(gè)時(shí)隙內(nèi)不斷無沖突發(fā)送的目的。Sift協(xié)議的核心就是選擇合適的發(fā)送概率分布，為不同的時(shí)隙在整個(gè)競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)集中篩選出一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)。Sift協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是消息的延遲相對(duì)較少，但要付出能耗增大的代價(jià)，Sift協(xié)議對(duì)接收節(jié)點(diǎn)的空閑狀態(tài)考慮較少，需要節(jié)點(diǎn)間保持時(shí)鐘同步（這個(gè)會(huì)增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性），因此適于在傳感器網(wǎng)絡(luò)的局部區(qū)域內(nèi)使用。在分簇網(wǎng)絡(luò)中，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在區(qū)域上距離比較近，多個(gè)節(jié)點(diǎn)往往容易同時(shí)檢測(cè)到同一個(gè)事件，而且只需要部分節(jié)點(diǎn)將消息傳輸給簇頭，所以Sift協(xié)議比較適合在分簇網(wǎng)絡(luò)中使用。
    Sifi,協(xié)議的工作原理是：節(jié)點(diǎn)在發(fā)送消息時(shí)，事先假設(shè)有Ⅳ個(gè)節(jié)點(diǎn)與其競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送：在第1個(gè)時(shí)隙內(nèi)節(jié)點(diǎn)先觀察其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，如果沒有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，則該節(jié)點(diǎn)就減少假想的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，并相應(yīng)的增加選擇在第二個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)的概率；如果節(jié)點(diǎn)沒有選擇第2個(gè)時(shí)隙，而且在第2個(gè)時(shí)隙上還沒有其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，節(jié)點(diǎn)再減少假想的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，進(jìn)一步增加選擇第3個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)的概率。
    ①在第1個(gè)時(shí)隙，當(dāng)存在Ⅳ個(gè)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在這個(gè)時(shí)隙成功發(fā)送數(shù)據(jù)的概率高。
    ②在第2、第3……直到發(fā)送窗口的最后一個(gè)時(shí)隙中，有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在時(shí)隙中成功發(fā)送數(shù)據(jù)的概率也高。
    基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議嘗試通過使各傳感器節(jié)點(diǎn)以最小復(fù)雜度、獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)算的策略來保存能量。其基本思想是：傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，以某種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制訪問無線信道；如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。S-MAC、T-MAC和Sift這3種傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議都是典型的基于競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議，它們都具有良好的擴(kuò)展性，并且不要求嚴(yán)格的時(shí)間同步�；诟�(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議的顯著優(yōu)點(diǎn)是協(xié)議的簡(jiǎn)明性和可擴(kuò)展性。首先，基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議具有優(yōu)越的簡(jiǎn)明性：由于無須維護(hù)和共享狀態(tài)，基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議將消耗更少的處理資源，占用更小的內(nèi)存空間，減少傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)量。其次，基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議具有較好的可擴(kuò)展性：由于無須獲得當(dāng)前的調(diào)度表或者加入其他傳感器節(jié)點(diǎn)組，遁過調(diào)遣或移動(dòng)的方式，新的傳感器節(jié)點(diǎn)可以更加迅速地添加到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。
    基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議也存在一些不足，主要表現(xiàn)在：由于傳感器節(jié)點(diǎn)采用競(jìng)爭(zhēng)方式使用信道，導(dǎo)致基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議通常會(huì)經(jīng)歷更高的碰撞率、空閑監(jiān)聽及串音。減輕這些效應(yīng)需要基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議使用附加的技術(shù)，如信道感測(cè)(ChannelSensing)和信道預(yù)約(Channel Reservation)。當(dāng)使用信道預(yù)約技術(shù)時(shí)，可能使信道處于短暫的空閑狀態(tài)�；诟�(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議于是允許傳感器節(jié)點(diǎn)極容易地適應(yīng)這種變化，自適應(yīng)地競(jìng)爭(zhēng)信道，因此可以減輕甚至消除這種因資源分配導(dǎo)致的時(shí)延。但是，在基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議中，由于沒有像基于預(yù)約的MAC協(xié)議那樣使用某種機(jī)制對(duì)信道利用情況進(jìn)行均衡，所以公平性就成為它的一個(gè)問題。

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相關(guān)IC型號(hào): S5L8020A01-Q0; S5L8310A01-T080

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