ΑΝΑΛΥΣΗ MAC ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ ΓΙΑ ΜΕΙΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ MAC ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΑ - SMAC Χαρακτηριστικά Απαιτήσεις Πλεονεκτήματα/Μειονεκτήματα Μαθηματική Ανάλυση Άλλα σύγχρονα MAC Πρωτόκολλα ΑΣΥΓΧΡΟΝΑ – B-MAC Πλεονεκτήματα / Μειονεκτήματα Άλλα ασύγχρονα MAC Πρωτόκολλα ΑΝΑΦΟΡΕΣ

1. Πωσ τα MAC πρωτοκολλα συμβαλλουν στην καταναλωση ενεργειασ ; ΣΥΓΚΡΟΥΣΕΙΣ ΠΑΚΕΤΩΝ MAC ΕΠΙΚΕΦΑΛΙΔΕΣ KAI ΜΥΝΗΜΑΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ OVERHEARING IDLE LISTENING

2.ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ MAC PROTOCOL ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΣΤΟ ΚΑΝΑΛΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΣΥΓΡΟΝΙΣΜΕΝΑ: contention-based protocols κοινό πρόγραμμα ύπνου / δράσης χρόνος χωρίζεται σε slots ΑΣΥΓΧΡΟΝΑ: τυχαία πρόσβαση στο κανάλι δεν απαιτείται συγχρονισμός

3. ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΑ - Sensor MAC (S-MAC) 3.1. Γενικα χαρακτηριστικα ΚΥΡΙΟΣ ΣΚΟΠΟΣ: Μείωση ενεργειακής κατανάλωσης Τρία κύρια χαρακτηριστικά : περιοδικό σχέδιο ύπνου /δράσης κόμβου - μείωση idle listening Αποφυγή συγκρούσεων– χρήση RTS και CTS Αποφυγή Overhearing – το ραδιόφωνο κλείνει όταν το πακέτο δεν προορίζεται για αυτό

Χρόνοι συγχρονισμού , αποστολής δεδομένων και ύπνου στην διάρκεια του Frame

3.2.ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ : ΣΥΝΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΣΧΕΔΙΟ ΥΠΝΟΥ / ΔΡΑΣΗΣ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΣΧΕΔΙΟΥ - επιτυγχάνεται με αποστολή SYNC πακέτων 3.3 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ/ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Μείωση ενεργειακής κατανάλωσης λόγω idle listening Η αποτελεσματικότητα του αλγορίθμου δεν είναι επαρκής σε συνθήκες μεταβλητού φορτίου λόγω σταθερής χρονικής περιόδου ύπνου και ακρόασης καναλιού. Επέκταση του δικτύου .

3.4 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ παρατηρήσεις δίκτυο Ν+1 κόμβων δίκτυο Ν+1 κόμβων όλοι οι κόμβοι επικοινωνούν μεταξύ τους Broadband μετάδοση δεν έχουμε μετάδοση RTS/CTS μόνο μετάδοση DATA και Ack Δεν λαμβάνουμε υπ’ όψιν το adaptive listening TF= Time Frame DT=Duty Cycle λ =message interarrival time / time frame

Ενέργεια κατά την δειγματοληψία Ενέργεια κατά την αποστολή πακέτου Ενέργεια κατά την λήψη πακέτου Ενέργεια που καταναλώνεται σε Ack όπου Ενέργεια κατά την διάρκεια του carrier sense που εξαρτάται με το μοντέλο δειγματοληψίας /αποστολής που ακολουθούν οι κόμβοι μας Γενικά

Ενέργεια του idle listening όπου για το χρόνο που o κόμβος βρίσκεται σε κατάσταση idle είναι Ενέργεια που καταναλώνεται σε κατάσταση sleep λ>1 τότε λ<1 τότε όπου

Η συνολική ενέργεια που καταναλώνεται είναι : όπου και Άρα η διάρκειας ζωής ενός κόμβου είναι

3.5.ΑΛΛΑ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΕΝΑ MAC ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ T-MAC Εισάγει το adaptive active period Η περίοδος ακρόασης του καναλιού τελειώνει όταν δεν έχουμε δραστηριότητα στο κανάλι για TA χρονική περίοδο. Μειώνει το idle listening γιατί μεταδίδει όλα τα μηνύματα σε burst μεταβλητού μεγέθους και κοιμάται μεταξύ των bursts . Δίνει καλύτερα αποτελέσματα σε περιπτώσεις μεταβλητού φορτίου

4.1 ΓΕΝΙΚΑ χαρακτηριστικα 4. Συγχρονισμενα - B-MAC 4.1 ΓΕΝΙΚΑ χαρακτηριστικα Οι κόμβοι ξυπνούν για μικρή χρονική περίοδο και ελέγχουν το κανάλι αν είναι ενεργό Επιστρέφουν για ύπνο εάν το κανάλι είναι ανενεργό. Εάν ένας κόμβος θέλει να στείλει ένα μήνυμα , στέλνει αρχικά ένα preamble για να σιγουρευτεί ότι ο αποδέκτης του μηνύματος ακούει το μήνυμα Το preamble έχει το μέγεθος του sleep interval Προσφέρει CSMA μέσω CCA

4.2 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ/ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ 4.2 ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ/ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ το κόστος επικοινωνίας χρεώνεται κυρίως στον αποστολέα πρόβλημα overhearing δεν απαιτείται συγχρονισμός άμεση ανάκτηση του συστήματος μετά από τυχόν ανωμαλία

4.3 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Ενέργεια κατά την δειγματοληψία 4.3 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Ενέργεια κατά την δειγματοληψία Ενέργεια κατά την αποστολή πακέτου Ενέργεια κατά την λήψη πακέτων από τους n γειτονικούς κόμβους Θέτουμε ένα άνω όριο στον χρόνο λήψης δεδομένων από τον κόμβο Ενέργεια του idle listening όπου για το χρόνο που o κόμβος βρίσκεται σε κατάσταση idle είναι

Ενέργεια που καταναλώνεται σε κατάσταση sleep Άρα η διάρκειας ζωής ενός κόμβου είναι

4.4 ΑΛΛΑ ΑΣΥΓΧΡΟΝΑ MAC ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ Το XMAC στέλνει σήματα μικρότερης χρονικής διάρκειας (strobes ) αντί για preamble. To ID του επιθυμητού δέκτη κωδικοποιείται στο πακέτα μικρής διάρκειας (strobes ) που αποστέλλει ο πομπός .

5. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Medium Access Control in Wireless Sensor Networks, Koen Langendoen Energy Saving in MAC Layer of Wireless Sensor Networks: a Survey, A Roy , N Sarma Lecture on MAC, Anish Arora An Energy-efficient MAC protocol for Wireless Sensor Networks, Wei Ye, John Heidemann, Deborah Estrin An Adaptive EnergyEfficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks , Tijs van Dam, Koen Langendoen Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks, Joseph Polastre, Jason Hill and David Culler