无线传感器网络的链路技术研究(6)
普通的网络主要有三种信道共享方式，如图4.1所示：
图4.1 普通网络的信道共享方式
点对点的共享方式是最简单的共享方式，两个节点通过半双工方式共享一个信道。
点对多点共享方式用于有中心站控制的无线信道，如蜂窝移动通信系统。
多点共享方式多个终端共享一个广播信道，如以太网。
对于无线传感器网络，在信道接入中，需要考虑的最大问题是移动自组织特性，它的信道共享方式为多跳共享方式，如图4.2所示
图4.2 无线传感器网络的信道共享方式
在使用一个通信频率的情况下，可以有多对节点同时通信。称为多跳共享广播信道。这种共享方式的优点是发送节点覆盖范围外的节点，也可以同时发送报文，提高了频率的空间复用度。
4.1.2 隐终端与暴露终端
报文冲突只是局部事件，并非所有节点都可以感知到。报文在接收节点处发生冲突，但发送节点可能感觉不到。发送节点和接收节点感知到的信道状况不一定相同，产生隐终端、暴露终端等问题。
a) 隐终端
隐终端是指在接收节点的覆盖范围内而在发送节点覆盖范围外的节点。隐终端会因听不发送节点的发送而可能向同样的接收节点发送报文，造成报文在接收节点处冲突。冲突后发送节点要重传冲突报文，降低信道利用率。
具体可见图4.3：当节点A向节点B发送报文时，节点C处在节点A的覆盖范围以外而B的覆盖范围内，因此C是隐终端。
图4.3 隐终端示意图
b) 暴露终端
暴露终端是指在发送节点覆盖范围之内而在接收节点覆盖范围之外的节点。
如图4.4所示，当节点B向节点A发送报文时，节点C处在B的覆盖范围内而处在A的覆盖范围外，C是暴露终端。
图4.4 暴露终端示意图
暴露终端会因听到发送节点的发送而延迟向其他节点的发送。
由于暴露终端在接收节点的通信范围之外，它的发送并不会造成冲突，造成不必要的延迟。
例如，当节点B向节点A发送报文时，节点C是暴露终端。C因听到了B的发送而可能会延迟向D发送报文。
图4.5 暴露终端导致延迟发送
4.1.3 接入层协议的设计要求
a) 高空间复用度
无线传感器网络自组织的优点，可以支持多对节点同时通信，实现频率的空间复用。信道接入协议应增加这种复用度，使网络中更多的节点可以同时进行通信，提高网络的总吞吐量。通过解决隐接收终端问题和暴露发送终端问题，可以提高空间复用度。
b) 避免报文间的冲突
尽量避免报文间的冲突以及实现数据报文的无冲突发送。
c) 提供解决冲突的方法
常用的解决冲突方法：基于某种算法，退避一段时间后重新发送。
c) 硬件无关性
不能对无线模块的功能做过多的假设,要具有横向普遍适用性，即只要满足基本功能假设的无线模块都可以使用该信道接入协议，以及纵向普遍适用性，即无线模块可以随时采用无线通信技术领域的最新研究成果，只要满足协议的基本功能假设，就可以使用该信道接入协议。
4.2 信道接入协议的分类
网络技术发展至今，已提出数十种信道接入协议。
这些接入协议具有不同的设计目标，使用不同的信道复用和控制技术，适用于各种应用环境。
根据各种不同的参考要素，无线传感器网络的接入MAC协议可以分为以下几类。