（3）根据信道的分配方式，可分为基于TDMA的时分 复用固定式、基于CSMA的随机竞争式和混合式三种。
基于TDMA的固定分配类MAC层协议，通过把时分复 用(TDMA)和频分复用(FDMA)或者码分复用（CDMA） 的方式相结合，实现无冲突的强制信道分配（如C-TDMA 协议）。
以竞争为基础的MAC协议，通过竞争机制，保证节点 随机使用信道，并且不受其他节点的干扰（如S-MAC） 。
• 传感器节点的能量、存储、计算和通信带宽等资源有限，单 个节点的功能比较弱，而传感器网络的强大功能是由众多节 点协作实现的。多点通信在局部范围需要 MAC协议协调其 间的无线信道分配，在整个网络范围内需要路由协议选择通 信路径。
3.1.1 影响WSN的MAC协议因素
在设计无线传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑以下几 个方面：
传统网络的MAC协议不适用于WSN。
3.1.2 MAC协议设计面临的问题
• ①空闲监听：
• 因为节点不知道邻居节点的数据何时到来，所以必须始终保持自己 的射频部分处于接收模式，形成空闲监听，造成了不必要的能量损 耗；
• ②冲突（碰撞）：
• 如果两个节点同时发送，并相互产生干扰，则它们的传输都将失败 ，发送包被丢弃。此时用于发送这些数据包所2 协议分类 • 3.3 几种经典MAC协议
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MAC协议
• 数据链路层功能：将物理层提供的可能出错的物理链接改造 成逻辑上无差错的链路，同时提供流量控制功能，保证慢接 受方不被快发送方淹没。
• MAC协议：解决无线信道合理共享问题，直接影响整个网络 性能。
通信模式分为四种： （1）广播模式： （2）会聚模式： （3）本地通信： （4）多播模式：
3.1.4. 协议特点
WSN广泛的应用领域使其面临多样和特殊的应用需求和业务特性 ，从而激发了各种不同的MAC协议设计。这些MAC协议设计从多个 层面、多个角度出发，具有不同的特点，同时又存在相互交叉的共同 点，很难对其进行完备、系统的分类。
WSN中能量消耗的主要环节
1、空闲监听 2、冲突 3、串扰 4、控制开销
3.1 概述
• 在无线传感器网络中，介质访问控制（medium access control，MAC）协议决定无线信道的使用方式，在传感器节 点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统 的底层基础结构。
• MAC协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络的 性能有较大影响，是保证无线传感器网络高效通信的关键网 络协议之一。
（1）能量有效性（2）可扩展性 （3）冲突避免 (4) 信道利用率 (5) 迟延 (6) 吞吐量 (7) 公平性
传统网络的MAC协议重点考虑节点使用带宽的公平性、提高 带宽利用率已经增加网络的实时性等因素。
能量有效性是设计WSN的MAC协议首要考虑性能指标；其次 是协议的扩展性和适应网络拓扑变化的能力。
除了引入不同休眠机制，WSN的MAC协议设计还具有其他特点， 主要可归纳：
1)．采用基于TDMA的接入方式 2)．利用分群结构群首局部集中控制的机制 3)．与多跳转发相关的资源分配策略 4)．冗余相关数据的隐聚合
3.2 WSN的MAC协议分类
MAC协议主要负责协调网络节点对信道的共享。采用不同的条件 MAC协议有不同的分类方法。综合对目前提出的MAC协议的研究， WSNs的MAC协议可以按以下几种不同的方式进行分类。
3.1.3．通信模式
传感器网络是与应用高度相关的。不同的网络结构、不同的应用场 景和目的，其业务特征呈现多样性，需要采用不同的通信模式，以更 有效地交换业务。基于不同的业务特征，MAC协议对不同通信模式 的支持，可以有效减少节点能耗。所以对不同通信模式的支持与否， 也是衡量MAC协议能量有效性的重要因素。
混合式是把基于TDMA的固定分配方式和基于CSMA的 竞争方式相结合，以适应网络拓扑、节点业务流量的变化 等（如Z-MAC）。
第4章 MAC协议
（4）根据接收节点的工作方式，可分为侦听、唤醒和调度三种。 在发送节点有数据需要传递时，接收节点的不同工作方式直接影
响数据传递的能效性和接入信道的时延等性能。接收节点的持续侦听 ，在低业务的WSNs网络中，造成节点能量的严重浪费。通常采用周 期性的侦听睡眠机制以减少能量消耗，但引入了时延。为了进一步减 少空闲侦听的开销，发送节点可以采用低能耗的辅助唤醒信道发送唤 醒信号，以唤醒一跳的邻居节点，如STEM协议。在基于调度的MAC 协议中，接收节点接入信道的时机是确定的，知道何时应该打开其无 线通信模块，避免了能量的浪费。
为了减少能量的消耗，通常采用“侦听/睡眠”交替的无 线信道使用策略。当有数据收发时，节点就开启无线通信 模块进行发送或侦听；如果没有数据需要收发时，节点就 控制无线通信模块进入睡眠状态，从而减少节点空闲侦听 造成的能量消耗。
另外，为了使节点在无线模块睡眠时不错过发送给它的 数据，或减少节点的过渡侦听，邻居节点间需要协调侦听 和睡眠的周期，同时睡眠或唤醒。
MAC协议分类
各种MAC协议方案的比较
• ③控制开销：
• 为了保证可靠传输，协议将使用一些控制分组，如RTS/CTS，虽然 没有数据在其中，但是我们必须消耗一定的能量来发送它们；
• ④串扰（串音）：
• 出于无线信道为共享介质，因此，节点也可以接收到不是到达自己 的数据包，然后再将其丢弃，此时，也会造成能量的耗费。
传感器节点无线通信模块的状态包括发送状态、接收状 态、侦听状态和睡眠状态等。单位时间内消耗的能量按照 上述顺序依次减少。
（1）根据控制方式：可分为分布式执行的协议和集中控制的协议 这类协议与网络的规模直接有关，在大规模网络中通常采用分布式的 协议。
（2）根据使用的信道数：可分为单信道、双信道和多信道。 如S-MAC和LEEM分别为单信道和双信道的MAC协议。 使用单信道的MAC协议，虽然节点的结构简单，但无法解决能量 有效性和时延的矛盾；而多信道的MAC协议可以解决这个问题，但 增加了节点结构的复杂性。