基于优先级的无线传感网络MAC协议的研究史丹丹1，王珂1，徐连明1，朱林2**510152025303540（1.北京邮电大学电子工程学院，北京100876；2.空军装备研究院，北京100876）摘要：通过修改802.15.4协议的CSMA/CA机制，实现了基于优先级传输的无线传感网络协议，并运用OMNET++网络仿真软件，对修改后的协议与原始协议的高优先级信息包的等待时间和传输时延分别进行比较，并且针对修改后的网络整体性能造成的影响进行了分析，得出基于优先级的算法在传输具有优先级的信息包时，具有一定的可行性。关键词：无线传感网；优先级；CSMA/CA；OMNET++中图分类号：TP212ResearchBasedonPriorityofMACLayerinWirelessSensorNetworkSHIDandan1,WANGKe1,XULianming1,ZHULin2(1.ElectronicEngineeringSchool,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876;2.Airforceequipmentresearchinstitute,Beijing100876)Abstract:Bymodifyingthe802.15.4CSMA/CAmechanismtoachievethepriority-basedtransmissionprotocolforwirelesssensornetworks,anduseOMNET++networksimulationsoftwaretocomparepacketwaitingtimeandtransmissiondelaybothintheoriginalprotocoandmodifiedprotocol.Thenanalysistheimpactofthewholenetworkaftermodifying.Andfinially,getaconclusionthatitiscompatibletousethismodifiedprotocoltotransmitpacket.Keywords:WirelessSensorNetwork;Priority;CSMA/CA;OMNET++0引言随着科技的飞速发展和人类技术需求的不断提高，无线传感网络应用得越来越广泛，如室内外监控预警、战场部署与敌情考察、农业生产管理、矿井监管等等。这些应用无疑给人类生产和生活带来了无尽的便利，但是仍然存在一些有待改进的地方，比如对于室内的监控预警，人们更关注的往往是能够实时的监控室内是否有报警信息，如果室内一旦产生报警信息，希望能够优先传输，及时的反馈给用户，使用户能在第一时间采取相应的补救措施。为了解决这一问题，实现敏感信息优先传输的目的，本文提出了一种基于优先级传输的无线传感网络协议，并通过OMNET++仿真软件证明了这种算法的可行性。1原始MAC协议的CSMA/CA机制802.15.4的MAC协议的接入模式分为beacon-enabled和non-beacon两种模式[1]，其中beacon-enabled模式要严格遵循路由节点和协调节点的时间同步准则，采用时隙的CSMA/CA机制。后者则采用非时隙的CSMA/CA机制，允许节点自由竞争信道来发送信息包。实际中，由于达到节点的严格的时间同步是非常困难的，而目前应用较为广泛的无线传感器芯片一般采用non-beacon模式，可见non-beacon模式在实际生产生活中具有一定的研究价值和意义。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---作者简介：史丹丹，（1986-），女，硕士研究生，无线传感器网络协议研究方向。通信联系人：朱林，男，现任空军装备研究院副院长，中国电子学会通信分会委员、导航分会副主任委员、系统工程分会常务委员，获国家、军队科技进步奖多项.E-mail:shidandan27@163.com-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---因此本文采用在non-beacon模式下，研究MAC协议的CSMA/CA机制。传统的MAC协议的CSMA/CA机制流程图[2-3]如图1所示。图1传统的CSMA/CA机制455055---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---Fig.1TraditionalCSMA/CAmechanism从图中可以发现，CSMA/CA机制中有两个非常重要的参数：BE和NB。BE是信息包的退避指数，决定了退避的时间，在协议中最小值默认为3，最大值默认为8。NB是退避的次数，在协议中默认最大退避次数为5。整个流程可以描述如下[4]：当应用层产生的信息包经过网络层传输到MAC层时，会进入图中所示的（1）阶段，判断MAC层的信息队列是否已满，如果队列已满，则将信息包丢弃；否则将信息包放入队列的末尾，按照队列‘先进先出’的原则等待发送。当信息放入队尾后，进入（2）阶段，产生随机的退避时间（0，2BE-1），其中BE设置为最小值3，NB初始化为0。当退避时间节点到达时，进入（3）阶段，进行CCA检测，...