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摘要：传感器节点能量受限，节能是传感器网络中媒体访问控制(MAC)协议设计的首要问题。采用周期性睡眠机制、自适应侦听机制、串音避免机制和消息传递机制可使得传感器媒体访问控制(S-MAC)协议在网络能耗和时延方面得到改进。对S-MAC协议的改进主要有两种方式：动态调整、区别控制包与数据包的发送条件进行发送。对无线传感器网络，要想设计出一种满足各方面要求的MAC协议是不现实的，可针对不同应用的要求，灵活采用不同的方式，设计出相应的协议。
关键词：无线传感器；媒体访问控制协议；改进
Abstract: As sensor nodes are energy limited, saving energy is the primary issue in designing Medium Access Control (MAC) protocols in sensor networks. The Sensor Medium Access Control (S-MAC) protocol is developed to improve the network energy efficiency and latency performance through the periodical sleep, adaptive listening, crosstalk rejection, and message passing mechanisms. The S-MAC protocol can achieve better performance by allowing dynamic scheduling, and sending control and data packets under different transmission conditions. For the wireless sensor network, it’s impractical to design a MAC protocol that will meet all the requirements. Varied approaches should be taken in designing the protocols that meet different applications’ requirements.
Key words: wireless sensor; Medium Access Control (MAC) protocol; improvement
基金项目：国家自然科学基金(60372107)
无线传感器网络通常包含大量自组织的分布式节点。由于其组网快捷、灵活，且具有不受有线网络约束的优点，可广泛应用于紧急搜索、灾难救助、军事应用等特殊环境，因而具有广泛的应用前景。由于传感器节点能量受限，节能成为传感器网络媒体访问控制(MAC)协议设计首要的问题。由文献[1]可以看到传感器媒体访问控制(S-MAC)协议就是针对传感器网络的节能需求而提出的。周期性睡眠机制、自适应侦听机制、串音避免机制和消息传递机制使得S-MAC协议在网络能耗和时延方面的性能很优越，但距离实际应用的要求还有一段差距。
1 S-MAC协议介绍
S-MAC协议是在802.11协议的基础上提出的，设计的目标是减少能量消耗，提供良好的扩展性。其主要实现机制包括周期性侦听与睡眠、串音避免、消息传递和流量自适应侦听。
1.1 S-MAC协议实现的关键技术
(1)数据包的嵌套结构
S-MAC协议数据包的嵌套结构如图1所示。在S-MAC协议中，上一层数据包包含了下一层数据包的内容。数据包传送到哪一层，那一层只需要处理属于它的部分。
(2)堆栈结构和功能
在S-MAC协议堆栈内，当MAC层接收到上层传送过来的数据包后，它就开始载波侦听。如果结果显示MAC层空闲，它就会把数据传到物理层；如果MAC层忙，它将会进入睡眠状态，直到下个可用时间的到来，再重新发送。当MAC层在收到物理层传送过来的数据包后，先通过循环冗余校验(CRC)表示没有错误，MAC层就会将数据包传向上层。具体网络模型如图2所示。
(3)选择和维护调度表
在开始周期性侦听和睡眠之前，每个节点都需要选择睡眠调度机制并与邻居节点一致。如何选择和保持调度机制分为以下3种情况：
(a)节点在侦听时间内，如果它没有侦听到其他节点的睡眠调度机制，则立即选择一个睡眠调度机制。
(b)当节点在选择和宣布自己的调度机制之前，收到了邻居节点广播的睡眠调度机制，它将采用邻居节点的睡眠调度机制。
(c)当节点在选择和广播自己的睡眠调度机制之后，收到几种不同的睡眠调度机制时，就要分以下两种情况考虑：当节点没有邻居节点的时候，它会舍弃自己当前的睡眠调度机制，采用刚接收到的睡眠调度机制；当节点有一个或更多邻居节点的时候，它将同时采用不同的调度机制。
(4)时间同步
在S-MAC协议中，节点与邻居节点需要保持时间同步来同时侦听和睡眠。S-MAC协议采用的是相对而不是绝对的时间戳，同时使侦听时间远大于时钟误差和漂移，来减少同步误差，并且节点会根据收到的邻居节点的数据包来更新自己的时间，从而与邻居节点保持时间同步。
(5)带冲突避免的载波侦听多路访问
带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)的基本机制是在接收者和发送者之间建立一个握手机制来传输数据。
握手机制是：由发送端发送一个请求发送(RTS)包给它的接收者，接收者在收到以后就回复一个准备接收(CTS)包，发送端在收到CTS包后，开始发送数据包，RTS与CTS之间的握手是为了使发送端和接收端的邻居节点知道它们正在进行数据传输，从而减少传输碰撞。
(6)网络分配矢量
在S-MAC协议中，每个节点都保持了一个网络分配矢量(NAV)来表示邻居节点的活动时间，S-MAC协议中在每个数据包中都包含了一个持续时间指示值，持续时间指示值表示目前这个通信需要持续的时间。邻居节点收到发送者或接收者发往其他节点的数据包的时候，就可以知道它需要睡眠多久，即用数据包中的持续时间更新NVA的值，当NVA的值不为零的时候，节点应该进入睡眠状态来避免串音。当NVA变为零的时候，它就马上醒来，准备进行通信。
1.2 S-MAC协议的网络性能分析
(1)能量
在无线传感器网络中造成能源消耗的主要因素包括下列几方面：空闲侦听、竞争冲突、串扰和控制开销。S-MAC协议针对这些能耗的主要因素，制订了相应的机制。节点采用周期性的睡眠和侦听机制，使节点周期性地进入睡眠状态，减少空闲侦听的能耗；采用串音避免机制使正在进行通信的节点进入睡眠状态，减少串扰造成的能耗；采用消息传递机制减少发送RTS/CTS控制包来减少控制开销的能耗。
(2)延时
在S-MAC协议中，引入周期性睡眠机制的同时也增加了不少延时，自适应侦听机制可以改善其延时特性。自适应侦听机制是指节点在通信结束后，不是马上进入睡眠状态，而是侦听一段时间，如果在这段时间内，节点收到发往它的RTS或CTS控制包，节点马上准备通信，而无需等到下个侦听时间到来。
下面分析比较一下没有睡眠机制又没有自适应侦听机制的S-MAC协议、有睡眠机制没有自适应侦听的S-MAC协议和既有睡眠机制又有自适应侦听的S-MAC协议的网络时延差别。
先做如下定义：
Tnothing表示没有睡眠机制也没有自适应侦听机制的S-MAC协议的网络平均时延；
Tsleep表示有睡眠机制没有自适应侦听机制的S-MAC协议的网络平均时延；
Tall表示既有睡眠机制又有自适应侦听的S-MAC协议的网络平均时延。
由文献[2]我们可以得到：
Tnothing=N(t cs+t tx) (1)
Tsleep=NTf -Tf /2+tcs+ttx(2)
Tall=NTf /2+2t cs+2t tx-Tf /2(3)
其中：t cs为竞争窗的大小，t tx为传输时延，Tf为一帧时间；N为数据包传输总跳数。
在占空比不大的条件下，Tf远远大于t cs和t tx，由公式(1)、(2)和(3)，可以看到Tsleep和Tall随跳数的增加速度比Tnother大很多，而Tsleep变化大小约为Tall的一半。这表明，在有睡眠机制的S-MAC协议中，采用自适应侦听机制的延时增加速度比没有自适应侦听机制S-MAC协议的网络会减半，但它们比没有睡眠机制S-MAC协议的网络延时还是增加了很多，延时性能不够理想。
2 S-MAC协议的研究现状
目前在S-MAC协议的基础上，对S-MAC协议的改进主要有两种方式：动态调整、区别控制包与数据包的发送条件进行发送。
2.1 基于动态调整的改进协议
在S-MAC协议中，动态调整是固定的，即周期性的睡眠和侦听固定长度的时间，不够灵活。下面几种协议就是针对这个缺点，动态调整，节约能量。
唤醒MAC协议(T-MAC)[3]主要根据5种事件和一个记时器TA(Time Active)动态调整，5种事件分别为：
●帧长度超时
●节点接收到数据
●数据传输发生冲突
●节点数据确认发送成功
●邻居节点完成数据交换
如果在TA时间内，射频模块没有侦听到这5种事件中任何一种，则认为信道进入空闲状态，节点关闭射频模块，进入睡眠状态。
样式MAC(P-MAC)协议[4]中节点及其邻居节点对自己将来几个时隙内的睡/醒的计划用一个比特串表示出来，在该协议中，称这种比特串为“样本”，节点依靠自身以及邻居节点的“样本”便可适应性调节，形成自己的调度表。
流量感知节能的MAC协议(TEEM)[5]中发送的同步包SYNC划分为两种，一种是SYNCdata(表示节点中有数据包在排队准备发送)，另外一种是SYNCnodata(表示节点没有数据包需要发送)。当节点收到SYNCnodata的时候，它会在原来发送数据包的时间内睡眠。当节点收到SYNCdata的同步包的时候，它会直接回复CTS数据包，开始通信过程。
参数U-MAC协议[6]中，定义了一个变量U 并且有：
其中：Trx表示接收所用的总时间；Ttx表示发送所用的总时间；Tidle 空闲状态的总时间。
根据实际计算的U 的大小来动态调整。如果U 的值大于流量上限(Uhigh)，就表示目前通信量大过目前调度机制可以承受的范围，就增加动态调整的值：如果U 的值小于流量下限(Ulow)，就表示相对目前的动态调整通信量很小，需要减小动态调整的值，使睡眠时间延长节约能量。
自适应MAC协议(AC-MAC)[7]的基本思想是：根据在MAC层中排队的数据包数量表示通信量的大小，记为Ni；通过针对应用函数Ri =f (Ni )和公式 得到这个小周期来划分原来的大周期，这里Tframe表示帧时间大小，Ri为Ni通过针对应用函数的映象，f 为针对应用函数。增加了原来动态调整中发送数据的机会。
2.2 区分数据包与控制包发送条件的改进
在S-MAC协议中，节点发送控制包RTS/CTS/ACK与数据包DATA均采用相同的条件，如发送功率、信道条件等等，但实际中，控制包的长度一般比数据包小很多，而且控制包中内容不重要。功率控制MAC协议(PCSMAC)与双信道MAC协议(DCMA/AP)就是针对S-MAC协议的这个缺点，区分控制包与数据包的发送条件，节约能量。
PCSMAC协议中，节点发送控制包RTS/CTS/ACK与数据包DATA的发送功率不同。
节点的调度表中增加了节点与各个邻居节点通信所需要的最小传输功率表。这样节点在传送RTS/CTS/ACK时，选取功率表中最大的；在传送DATA的时候，则选取到达目的节点所需功率即可。
DCMA/AP协议中，节点发送控制包RTS/CTS/ACK与数据包DATA的发送信道不同，即在协议中使用双信道传送，传送RTS/CTS/ACK控制包的信道为控制信道，传送DATA数据包的信道为数据信道。
将上述协议与S-MAC协议的性能比较总结，可得表1。
通过以上分析比较可以看到，基于竞争的MAC协议今后应在以下几个方面展开研究：
(1)在保证一定的节能性的前提下，在各种性能指标之间进行折衷。因为在达到节能的同时必然牺牲延时或吞吐量性能，因此应在保证延时和吞吐量的条件下，实现节能。
(2)增强协议对服务质量(QoS)保障的支持，随着各种应用的发展，能为不同业务提供不同的服务质量保障显得越来越重要。对于具有QoS支持能力的无线传感器网络的MAC协议有待进一步研究。
(3)与其他层的结合，跨层的协议实现起来相对复杂，但跨层的设计协议可以使各个方面的网络性能都达到最好。
3 结束语
传感器网络是目前通信界最新研究热点，具有广阔的应用前景。通过近几年的研究，人们对传感器网络MAC协议设计要求的认识已经逐渐明确[8-9]。
当然，就无线传感器网络而言，设计出一种可以满足各方面要求的MAC协议是不现实的，应该针对不同应用的要求，灵活采用不同的方式，设计出合理的MAC协议。
4 参考文献
[1] 于海斌, 曾鹏, 梁韡. 智能无线传感器网络系统 [M]. 北京:科学出版社, 2006:68-102.
[2] YE Wei, HEIDEMANN J, ESTRIN D. Medium access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks [J]. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2004,12(3):493-506.
[3] ZHENG Tao, RADHAKRISHNAN S, SARANGAN V. PMAC: an adaptive energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks [C]//Proceedings of 19th IEEE International Symposium on Parallel and Distributed, Apr 4-8, 2005,Denver,CO,USA.Piscataway, NJ,USA: IEEE Computer Society, 2005: 8.
[4] SUH Changsu, KO Youngbae. A traffic aware, energy efficient MAC protocol for wireless sensor networks [C]//Proceedings of International Symposium on Circuits and Systems:Vol3, May 23-26,2005,Kobe,Japan. New York,NY,USA:IEEE, 2005:2975-2978.
[5] YANG Shihhsien, TSENG Hungwei, WU E H K, et al. Utilization based duty cycle tuning MAC protocol for wireless sensor networks [C]//Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference:Vol6,Nov 28-Dec 2,2005,St Louis,MO,USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE, 2005:5.
[6] AI Jin, KONG Jingfei, TURGUT D. An adaptive coordinated medium access control for wireless sensor networks [C]//Proceedings ofNinth International Symposium on Computers and Communications: Vol1,?Jun 28 -Jul 1, 2004, Alexandria,Eqypt. Piscataway,NJ,USA:IEEE Computer Society, 2004:214-219.
[7] NAR P C, CAYIRCI E. PCSMAC: a power controlled sensor – MAC protocol for wireless sensor networks [C]// Proceeedings of the Second European Workshop on Wireless Sensor Networks,Jan 31-Feb 2,2005,Istanbul,Turkey. Piscataway,NJ,USA:IEEE Computer Society, 2005:81-92 .
[8] 纪阳, 张平. 无线传感器网络的体系结构 [J]. 中兴通讯技术, 2005,11(4):32-36.
[9] 苗付友, 熊焰, 卫国. 一种无线传感器网络简单按需路由协议 [J]. 中兴通讯技术, 2005,11(4):42-46.
收稿日期：2006-10-12
江雪，南京邮电大学在读硕士研究生，主要研究方向为无线传感器网络。
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
关键词：无线传感器；媒体访问控制协议；改进
Abstract: As sensor nodes are energy limited, saving energy is the primary issue in designing Medium Access Control (MAC) protocols in sensor networks. The Sensor Medium Access Control (S-MAC) protocol is developed to improve the network energy efficiency and latency performance through the periodical sleep, adaptive listening, crosstalk rejection, and message passing mechanisms. The S-MAC protocol can achieve better performance by allowing dynamic scheduling, and sending control and data packets under different transmission conditions. For the wireless sensor network, it’s impractical to design a MAC protocol that will meet all the requirements. Varied approaches should be taken in designing the protocols that meet different applications’ requirements.
Key words: wireless sensor; Medium Access Control (MAC) protocol; improvement
基金项目：国家自然科学基金(60372107)
无线传感器网络通常包含大量自组织的分布式节点。由于其组网快捷、灵活，且具有不受有线网络约束的优点，可广泛应用于紧急搜索、灾难救助、军事应用等特殊环境，因而具有广泛的应用前景。由于传感器节点能量受限，节能成为传感器网络媒体访问控制(MAC)协议设计首要的问题。由文献[1]可以看到传感器媒体访问控制(S-MAC)协议就是针对传感器网络的节能需求而提出的。周期性睡眠机制、自适应侦听机制、串音避免机制和消息传递机制使得S-MAC协议在网络能耗和时延方面的性能很优越，但距离实际应用的要求还有一段差距。
1 S-MAC协议介绍
S-MAC协议是在802.11协议的基础上提出的，设计的目标是减少能量消耗，提供良好的扩展性。其主要实现机制包括周期性侦听与睡眠、串音避免、消息传递和流量自适应侦听。
1.1 S-MAC协议实现的关键技术
(1)数据包的嵌套结构
S-MAC协议数据包的嵌套结构如图1所示。在S-MAC协议中，上一层数据包包含了下一层数据包的内容。数据包传送到哪一层，那一层只需要处理属于它的部分。
(2)堆栈结构和功能
在S-MAC协议堆栈内，当MAC层接收到上层传送过来的数据包后，它就开始载波侦听。如果结果显示MAC层空闲，它就会把数据传到物理层；如果MAC层忙，它将会进入睡眠状态，直到下个可用时间的到来，再重新发送。当MAC层在收到物理层传送过来的数据包后，先通过循环冗余校验(CRC)表示没有错误，MAC层就会将数据包传向上层。具体网络模型如图2所示。
(3)选择和维护调度表
在开始周期性侦听和睡眠之前，每个节点都需要选择睡眠调度机制并与邻居节点一致。如何选择和保持调度机制分为以下3种情况：
(a)节点在侦听时间内，如果它没有侦听到其他节点的睡眠调度机制，则立即选择一个睡眠调度机制。
(b)当节点在选择和宣布自己的调度机制之前，收到了邻居节点广播的睡眠调度机制，它将采用邻居节点的睡眠调度机制。
(c)当节点在选择和广播自己的睡眠调度机制之后，收到几种不同的睡眠调度机制时，就要分以下两种情况考虑：当节点没有邻居节点的时候，它会舍弃自己当前的睡眠调度机制，采用刚接收到的睡眠调度机制；当节点有一个或更多邻居节点的时候，它将同时采用不同的调度机制。
(4)时间同步
在S-MAC协议中，节点与邻居节点需要保持时间同步来同时侦听和睡眠。S-MAC协议采用的是相对而不是绝对的时间戳，同时使侦听时间远大于时钟误差和漂移，来减少同步误差，并且节点会根据收到的邻居节点的数据包来更新自己的时间，从而与邻居节点保持时间同步。
(5)带冲突避免的载波侦听多路访问
带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)的基本机制是在接收者和发送者之间建立一个握手机制来传输数据。
握手机制是：由发送端发送一个请求发送(RTS)包给它的接收者，接收者在收到以后就回复一个准备接收(CTS)包，发送端在收到CTS包后，开始发送数据包，RTS与CTS之间的握手是为了使发送端和接收端的邻居节点知道它们正在进行数据传输，从而减少传输碰撞。
(6)网络分配矢量
在S-MAC协议中，每个节点都保持了一个网络分配矢量(NAV)来表示邻居节点的活动时间，S-MAC协议中在每个数据包中都包含了一个持续时间指示值，持续时间指示值表示目前这个通信需要持续的时间。邻居节点收到发送者或接收者发往其他节点的数据包的时候，就可以知道它需要睡眠多久，即用数据包中的持续时间更新NVA的值，当NVA的值不为零的时候，节点应该进入睡眠状态来避免串音。当NVA变为零的时候，它就马上醒来，准备进行通信。
1.2 S-MAC协议的网络性能分析
(1)能量
在无线传感器网络中造成能源消耗的主要因素包括下列几方面：空闲侦听、竞争冲突、串扰和控制开销。S-MAC协议针对这些能耗的主要因素，制订了相应的机制。节点采用周期性的睡眠和侦听机制，使节点周期性地进入睡眠状态，减少空闲侦听的能耗；采用串音避免机制使正在进行通信的节点进入睡眠状态，减少串扰造成的能耗；采用消息传递机制减少发送RTS/CTS控制包来减少控制开销的能耗。
(2)延时
在S-MAC协议中，引入周期性睡眠机制的同时也增加了不少延时，自适应侦听机制可以改善其延时特性。自适应侦听机制是指节点在通信结束后，不是马上进入睡眠状态，而是侦听一段时间，如果在这段时间内，节点收到发往它的RTS或CTS控制包，节点马上准备通信，而无需等到下个侦听时间到来。
下面分析比较一下没有睡眠机制又没有自适应侦听机制的S-MAC协议、有睡眠机制没有自适应侦听的S-MAC协议和既有睡眠机制又有自适应侦听的S-MAC协议的网络时延差别。
先做如下定义：
Tnothing表示没有睡眠机制也没有自适应侦听机制的S-MAC协议的网络平均时延；
Tsleep表示有睡眠机制没有自适应侦听机制的S-MAC协议的网络平均时延；
Tall表示既有睡眠机制又有自适应侦听的S-MAC协议的网络平均时延。
由文献[2]我们可以得到：
Tnothing=N(t cs+t tx) (1)
Tsleep=NTf -Tf /2+tcs+ttx(2)
Tall=NTf /2+2t cs+2t tx-Tf /2(3)
其中：t cs为竞争窗的大小，t tx为传输时延，Tf为一帧时间；N为数据包传输总跳数。
在占空比不大的条件下，Tf远远大于t cs和t tx，由公式(1)、(2)和(3)，可以看到Tsleep和Tall随跳数的增加速度比Tnother大很多，而Tsleep变化大小约为Tall的一半。这表明，在有睡眠机制的S-MAC协议中，采用自适应侦听机制的延时增加速度比没有自适应侦听机制S-MAC协议的网络会减半，但它们比没有睡眠机制S-MAC协议的网络延时还是增加了很多，延时性能不够理想。
2 S-MAC协议的研究现状
目前在S-MAC协议的基础上，对S-MAC协议的改进主要有两种方式：动态调整、区别控制包与数据包的发送条件进行发送。
2.1 基于动态调整的改进协议
在S-MAC协议中，动态调整是固定的，即周期性的睡眠和侦听固定长度的时间，不够灵活。下面几种协议就是针对这个缺点，动态调整，节约能量。
唤醒MAC协议(T-MAC)[3]主要根据5种事件和一个记时器TA(Time Active)动态调整，5种事件分别为：
●帧长度超时
●节点接收到数据
●数据传输发生冲突
●节点数据确认发送成功
●邻居节点完成数据交换
如果在TA时间内，射频模块没有侦听到这5种事件中任何一种，则认为信道进入空闲状态，节点关闭射频模块，进入睡眠状态。
样式MAC(P-MAC)协议[4]中节点及其邻居节点对自己将来几个时隙内的睡/醒的计划用一个比特串表示出来，在该协议中，称这种比特串为“样本”，节点依靠自身以及邻居节点的“样本”便可适应性调节，形成自己的调度表。
流量感知节能的MAC协议(TEEM)[5]中发送的同步包SYNC划分为两种，一种是SYNCdata(表示节点中有数据包在排队准备发送)，另外一种是SYNCnodata(表示节点没有数据包需要发送)。当节点收到SYNCnodata的时候，它会在原来发送数据包的时间内睡眠。当节点收到SYNCdata的同步包的时候，它会直接回复CTS数据包，开始通信过程。
参数U-MAC协议[6]中，定义了一个变量U 并且有：
其中：Trx表示接收所用的总时间；Ttx表示发送所用的总时间；Tidle 空闲状态的总时间。
根据实际计算的U 的大小来动态调整。如果U 的值大于流量上限(Uhigh)，就表示目前通信量大过目前调度机制可以承受的范围，就增加动态调整的值：如果U 的值小于流量下限(Ulow)，就表示相对目前的动态调整通信量很小，需要减小动态调整的值，使睡眠时间延长节约能量。
自适应MAC协议(AC-MAC)[7]的基本思想是：根据在MAC层中排队的数据包数量表示通信量的大小，记为Ni；通过针对应用函数Ri =f (Ni )和公式 得到这个小周期来划分原来的大周期，这里Tframe表示帧时间大小，Ri为Ni通过针对应用函数的映象，f 为针对应用函数。增加了原来动态调整中发送数据的机会。
2.2 区分数据包与控制包发送条件的改进
在S-MAC协议中，节点发送控制包RTS/CTS/ACK与数据包DATA均采用相同的条件，如发送功率、信道条件等等，但实际中，控制包的长度一般比数据包小很多，而且控制包中内容不重要。功率控制MAC协议(PCSMAC)与双信道MAC协议(DCMA/AP)就是针对S-MAC协议的这个缺点，区分控制包与数据包的发送条件，节约能量。
PCSMAC协议中，节点发送控制包RTS/CTS/ACK与数据包DATA的发送功率不同。
节点的调度表中增加了节点与各个邻居节点通信所需要的最小传输功率表。这样节点在传送RTS/CTS/ACK时，选取功率表中最大的；在传送DATA的时候，则选取到达目的节点所需功率即可。
DCMA/AP协议中，节点发送控制包RTS/CTS/ACK与数据包DATA的发送信道不同，即在协议中使用双信道传送，传送RTS/CTS/ACK控制包的信道为控制信道，传送DATA数据包的信道为数据信道。
将上述协议与S-MAC协议的性能比较总结，可得表1。
通过以上分析比较可以看到，基于竞争的MAC协议今后应在以下几个方面展开研究：
(1)在保证一定的节能性的前提下，在各种性能指标之间进行折衷。因为在达到节能的同时必然牺牲延时或吞吐量性能，因此应在保证延时和吞吐量的条件下，实现节能。
(2)增强协议对服务质量(QoS)保障的支持，随着各种应用的发展，能为不同业务提供不同的服务质量保障显得越来越重要。对于具有QoS支持能力的无线传感器网络的MAC协议有待进一步研究。
(3)与其他层的结合，跨层的协议实现起来相对复杂，但跨层的设计协议可以使各个方面的网络性能都达到最好。
3 结束语
传感器网络是目前通信界最新研究热点，具有广阔的应用前景。通过近几年的研究，人们对传感器网络MAC协议设计要求的认识已经逐渐明确[8-9]。
当然，就无线传感器网络而言，设计出一种可以满足各方面要求的MAC协议是不现实的，应该针对不同应用的要求，灵活采用不同的方式，设计出合理的MAC协议。
4 参考文献
[1] 于海斌, 曾鹏, 梁韡. 智能无线传感器网络系统 [M]. 北京:科学出版社, 2006:68-102.
[2] YE Wei, HEIDEMANN J, ESTRIN D. Medium access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks [J]. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2004,12(3):493-506.
[3] ZHENG Tao, RADHAKRISHNAN S, SARANGAN V. PMAC: an adaptive energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks [C]//Proceedings of 19th IEEE International Symposium on Parallel and Distributed, Apr 4-8, 2005,Denver,CO,USA.Piscataway, NJ,USA: IEEE Computer Society, 2005: 8.
[4] SUH Changsu, KO Youngbae. A traffic aware, energy efficient MAC protocol for wireless sensor networks [C]//Proceedings of International Symposium on Circuits and Systems:Vol3, May 23-26,2005,Kobe,Japan. New York,NY,USA:IEEE, 2005:2975-2978.
[5] YANG Shihhsien, TSENG Hungwei, WU E H K, et al. Utilization based duty cycle tuning MAC protocol for wireless sensor networks [C]//Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference:Vol6,Nov 28-Dec 2,2005,St Louis,MO,USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE, 2005:5.
[6] AI Jin, KONG Jingfei, TURGUT D. An adaptive coordinated medium access control for wireless sensor networks [C]//Proceedings ofNinth International Symposium on Computers and Communications: Vol1,?Jun 28 -Jul 1, 2004, Alexandria,Eqypt. Piscataway,NJ,USA:IEEE Computer Society, 2004:214-219.
[7] NAR P C, CAYIRCI E. PCSMAC: a power controlled sensor – MAC protocol for wireless sensor networks [C]// Proceeedings of the Second European Workshop on Wireless Sensor Networks,Jan 31-Feb 2,2005,Istanbul,Turkey. Piscataway,NJ,USA:IEEE Computer Society, 2005:81-92 .
[8] 纪阳, 张平. 无线传感器网络的体系结构 [J]. 中兴通讯技术, 2005,11(4):32-36.
[9] 苗付友, 熊焰, 卫国. 一种无线传感器网络简单按需路由协议 [J]. 中兴通讯技术, 2005,11(4):42-46.
收稿日期：2006-10-12
江雪，南京邮电大学在读硕士研究生，主要研究方向为无线传感器网络。
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”