基于能量收集的無線傳感網(wǎng)MAC接入機制性能分析

朱鋒　錢超

摘 要：該文在IEEE 802.15.4的MAC接入?yún)f(xié)議基礎(chǔ)上，考慮了能量收集情況，提出了一種基于時隙分析的CSMA/CA分析模型。通過Matlab仿真結(jié)果表明，在相同的能量收集情況下，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著占空比的增加而增加，但隨著節(jié)點數(shù)目的增加，吞吐量隨之減?。辉谝欢ǚ秶鷥?nèi)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著能量收集的增加而增加。

關(guān)鍵詞：能量收集 WSN 載波偵聽多址接入/沖突避免 MAC

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0066-01

1 系統(tǒng)模型

一個單跳星型網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中有N個端節(jié)點和一個匯聚節(jié)點，每個端節(jié)點都有一個能量存儲單元（ESU）和一個能量獲取單元（EHU）。

該文使用的是信標使能模式[1]，匯聚節(jié)點周期性地向全網(wǎng)絡(luò)廣播信標幀（Beacon），信標幀中包含網(wǎng)絡(luò)同步信息和各種控制指令信息。端節(jié)點通過周期性地接收信標幀與匯聚節(jié)點和其他端節(jié)點同步。整個網(wǎng)絡(luò)通過超幀（Superframe）進行定時，端節(jié)點通過時隙CSMA/CA算法[2]競爭信道接入權(quán)。

2 仿真性能分析

圖1給出了BEmin=3，H0=10^（-3）時，不同占空比下不同節(jié)點數(shù)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的比較。

由圖1可知，隨著占空比的增加，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨之增大，因為占空比增大說明節(jié)點處于活躍階段的時間就增大，從而節(jié)點處于空閑狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率就增大。同時，由于節(jié)點數(shù)增多會導致各節(jié)點的碰撞概率增加，故網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著節(jié)點的數(shù)目增多而減少。圖2給出了占空比25%，BEmin=3，不同能量收集情況對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響。

由圖2可知，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著H0的增加而增加，由于H0是每個信標間隔時間內(nèi)獲取的能量值，獲取的能量值相對較小，網(wǎng)絡(luò)吞吐量雖然隨著H0的增加而增加，但是增加的不是很明顯。

3 結(jié)語

該文在IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，考慮了能量收集情況，提出了一種基于時隙分析的CSMA/CA分析模型。通過Matlab仿真分析，說明在相同的能量收集情況下，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著占空比的增加而增加，但隨著節(jié)點數(shù)目的增加，吞吐量隨之減??；在一定范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著能量收集的增加而增加。

參考文獻

[1] S. Sudevalayam and P. Kulkarni. Energy harvesting sensor nodes： Survey and implications[J].IEEE Communications Surveys & Tutorials，2010，10（99）：1-19.

[2] W.Seah，Z.Eu，H.Tan.Wireless sensor networks powered by ambient energy harvesting （WSN-HEAP）-Survey and challenges[C].Wireless VITAE 2009，Singapore，2009：15.endprint

摘 要：該文在IEEE 802.15.4的MAC接入?yún)f(xié)議基礎(chǔ)上，考慮了能量收集情況，提出了一種基于時隙分析的CSMA/CA分析模型。通過Matlab仿真結(jié)果表明，在相同的能量收集情況下，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著占空比的增加而增加，但隨著節(jié)點數(shù)目的增加，吞吐量隨之減小；在一定范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著能量收集的增加而增加。

關(guān)鍵詞：能量收集 WSN 載波偵聽多址接入/沖突避免 MAC

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0066-01

1 系統(tǒng)模型

一個單跳星型網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中有N個端節(jié)點和一個匯聚節(jié)點，每個端節(jié)點都有一個能量存儲單元（ESU）和一個能量獲取單元（EHU）。

該文使用的是信標使能模式[1]，匯聚節(jié)點周期性地向全網(wǎng)絡(luò)廣播信標幀（Beacon），信標幀中包含網(wǎng)絡(luò)同步信息和各種控制指令信息。端節(jié)點通過周期性地接收信標幀與匯聚節(jié)點和其他端節(jié)點同步。整個網(wǎng)絡(luò)通過超幀（Superframe）進行定時，端節(jié)點通過時隙CSMA/CA算法[2]競爭信道接入權(quán)。

2 仿真性能分析

圖1給出了BEmin=3，H0=10^（-3）時，不同占空比下不同節(jié)點數(shù)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的比較。

由圖1可知，隨著占空比的增加，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨之增大，因為占空比增大說明節(jié)點處于活躍階段的時間就增大，從而節(jié)點處于空閑狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率就增大。同時，由于節(jié)點數(shù)增多會導致各節(jié)點的碰撞概率增加，故網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著節(jié)點的數(shù)目增多而減少。圖2給出了占空比25%，BEmin=3，不同能量收集情況對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響。

由圖2可知，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著H0的增加而增加，由于H0是每個信標間隔時間內(nèi)獲取的能量值，獲取的能量值相對較小，網(wǎng)絡(luò)吞吐量雖然隨著H0的增加而增加，但是增加的不是很明顯。

3 結(jié)語

該文在IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，考慮了能量收集情況，提出了一種基于時隙分析的CSMA/CA分析模型。通過Matlab仿真分析，說明在相同的能量收集情況下，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著占空比的增加而增加，但隨著節(jié)點數(shù)目的增加，吞吐量隨之減??；在一定范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著能量收集的增加而增加。

參考文獻

[1] S. Sudevalayam and P. Kulkarni. Energy harvesting sensor nodes： Survey and implications[J].IEEE Communications Surveys & Tutorials，2010，10（99）：1-19.

[2] W.Seah，Z.Eu，H.Tan.Wireless sensor networks powered by ambient energy harvesting （WSN-HEAP）-Survey and challenges[C].Wireless VITAE 2009，Singapore，2009：15.endprint

摘 要：該文在IEEE 802.15.4的MAC接入?yún)f(xié)議基礎(chǔ)上，考慮了能量收集情況，提出了一種基于時隙分析的CSMA/CA分析模型。通過Matlab仿真結(jié)果表明，在相同的能量收集情況下，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著占空比的增加而增加，但隨著節(jié)點數(shù)目的增加，吞吐量隨之減??；在一定范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著能量收集的增加而增加。

關(guān)鍵詞：能量收集 WSN 載波偵聽多址接入/沖突避免 MAC

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0066-01

1 系統(tǒng)模型

一個單跳星型網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中有N個端節(jié)點和一個匯聚節(jié)點，每個端節(jié)點都有一個能量存儲單元（ESU）和一個能量獲取單元（EHU）。

該文使用的是信標使能模式[1]，匯聚節(jié)點周期性地向全網(wǎng)絡(luò)廣播信標幀（Beacon），信標幀中包含網(wǎng)絡(luò)同步信息和各種控制指令信息。端節(jié)點通過周期性地接收信標幀與匯聚節(jié)點和其他端節(jié)點同步。整個網(wǎng)絡(luò)通過超幀（Superframe）進行定時，端節(jié)點通過時隙CSMA/CA算法[2]競爭信道接入權(quán)。

2 仿真性能分析

圖1給出了BEmin=3，H0=10^（-3）時，不同占空比下不同節(jié)點數(shù)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的比較。

由圖1可知，隨著占空比的增加，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨之增大，因為占空比增大說明節(jié)點處于活躍階段的時間就增大，從而節(jié)點處于空閑狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)概率就增大。同時，由于節(jié)點數(shù)增多會導致各節(jié)點的碰撞概率增加，故網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著節(jié)點的數(shù)目增多而減少。圖2給出了占空比25%，BEmin=3，不同能量收集情況對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響。

由圖2可知，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著H0的增加而增加，由于H0是每個信標間隔時間內(nèi)獲取的能量值，獲取的能量值相對較小，網(wǎng)絡(luò)吞吐量雖然隨著H0的增加而增加，但是增加的不是很明顯。

3 結(jié)語

該文在IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，考慮了能量收集情況，提出了一種基于時隙分析的CSMA/CA分析模型。通過Matlab仿真分析，說明在相同的能量收集情況下，網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著占空比的增加而增加，但隨著節(jié)點數(shù)目的增加，吞吐量隨之減小；在一定范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量會隨著能量收集的增加而增加。

參考文獻

[1] S. Sudevalayam and P. Kulkarni. Energy harvesting sensor nodes： Survey and implications[J].IEEE Communications Surveys & Tutorials，2010，10（99）：1-19.

[2] W.Seah，Z.Eu，H.Tan.Wireless sensor networks powered by ambient energy harvesting （WSN-HEAP）-Survey and challenges[C].Wireless VITAE 2009，Singapore，2009：15.endprint