无线传感器网络高效的MAC协议研究

图10、11为平均能耗随节点数量及发送速率的变化曲线。总的来说，IL-MAC协议在耗能上低于RL-MAC。由于IL-MAC在网络初始化时需要进行局部同步，会有一定的额外开销，因此在发送节点较少时IL-MAC的优势并不明显。但是随着发送节点的增多，节点之间的相互影响增大，IL-MAC通过睡眠调度节省能耗的优势逐渐显现出来。如图11中，IL-MAC在较高负载时的性能要远远好于RI-MAC算法。

图12、13为平均吞吐量随发送节点及发包速率的变化曲线。IL-MAC协议在9个节点的网络中吞吐量与RI-MAC基本持平，在7×7的网络中表现出较好的性能提升。由于去除前导技术在发送节点过多时，因接收端相同发生冲突的概率很大，会造成吞吐量下降。如图13中，当发包速度提高到每秒30个包时，RI-MAC的吞吐量有一定的下降。而前导传输较少产生冲突，随着局部同步的引入，发送节点能够尽量缩短前导的长度，相比较于产生冲突的去前导来说，IL-MAC能得到更高的吞吐量。

4 结束语
本文结合传感器网络中发送端启动和接收端启动算法的优点，设计和实现了一个能够自适应转换前导发送模式并具有局部同步功能的IL-MAC协议。该协议根据发送端消息队列的长度来决定是否采用前导发送模式，减少了接收端的饥饿状态；当网络中负载较大时，避免了多个节点同时向一个节点发送数据带来的冲突，确保发送端能尽快与接收端完成消息传递；采用局部同步算法，大大减少了发送节点实时监听的时间。IL-MAC在RI-MAC基础上进行的一些改进充分利用了网络中的调度信息，克服了RI-MAC存在的不足，有效地降低了网络延迟，也在一定程度上克服了网络中一些随机、可变的因素，使算法性能更加稳定、均衡。
此外在实验过程中也发现，由于本算法基于单信道通讯，若通信范围内有节点在传输消息，则邻居节点只能进行休眠。而多信道可以利用不同的频率同时进行传输，在很大程度上减少冲突的发生，提高网络的吞吐量，下一步拟采用多信道传输的IL-MAC，使其能更好地适应更多应用的需要。