摘要:多無線收發器的感測器網路（Multi-Radio Wireless Sensor Networks）是一種頻寬較寬，網路適時性較強，吞吐量較大的特殊的無線感測器網路。本文研究了多無線收發器感測器網路上的MAC協議，設計實現了一種充分地利用了這這種網路的多收發器、多頻道特性的MAC協議，該協議能夠充分發揮多收發器感測器網路的特性，為上層協議的開發提供有力的保障。
關鍵詞:多收發器；感測器網路；MAC協議
一、引言
無線感測器網路是由大量具有通訊與計算能力的感測器節點構成的網路系統。感測器網路除了具有Ad Hoc網路的移動性、斷接性、電源能力侷限等共同特徵以外，還具有很多其他鮮明的特點，如通訊能力有限、計算能力有限、感知資料流巨大並具有實時性等特點。
無線感測器網路的通訊頻寬較低，也存在廣播資料的衝突問題，雖然可以採用握手、時間排程等協議來儘量減少丟包和衝突，但這些軟體協議並不能從根本上解決碰撞、無線衝突、頻寬較低的問題。多收發器無線感測器網路（MR-WSNs：multiple radio wireless sensor networks）採用了多個無線收發器，可以在很大程度上減少網路的衝突、增加通訊頻寬。多收發器的感測器網路結合了無線感測器網路和無線網格網路的優點，節點廉價、移動性和可擴充套件效能好、安放方便，具有多個無線模組、多頻道無線連線的特點，多個無線模組可以同時的工作，因此可以降低無線衝突，擴充套件通訊頻寬，提高了感測器網路的實時性，降低了網路延遲。
目前多收發器網路的研究一般都用在mesh網路上[1]；Bruno,Conti和Gregori在[2]中提出了一種應用多收發器網路的mesh的技術。在多收發器無線網路中，由於其無線模組、無線通道的增多，需要一個有效的MAC協議來支援，使其多無線模組、多無線頻道的功能得到合理利用。
二、多收發器感測器網路MAC協議的設計
多無線收發器的感測器網路是由具有多個無線收發器的節點構成。多收發器無線感測器網路的節點主要可分為6個模組，中央微處理器模組，多個無線收發模組，電源管理模組，感測器模組，儲存模組。
介質訪問控制(MAC)協議是一項構造底層基礎網路結構的重要技術，在感測器網路中，它的主要功能是為資料傳輸建立連線以及在各網路節點間合理、高效地分配通訊資源。傳統MAC協議的設計目標是最大化吞吐量、最小化時延並且提供公平性。而感測器網路MAC協議設計還需要考慮最小化能耗等問題，這就決定了它要適度地減小吞吐量和增加時延。另外，感測器網路的一些典型應用(如戰場目標跟蹤)也對其MAC協議的設計提出了不同於傳統無線網路的要求。多無線收發器感測器網路就是為了突破吞吐量時延這個瓶頸設計的，它還需要有一個適宜的MAC協議來合理的分配無線資源。現有的無線感測器網路上的MAC協議，都有隻有一個收發器，雖然有針對多個無線頻道的MAC協議，一般又要求嚴格的時間同步，在大量的密集的感測器網路中做到全網的時間同步是很困難的。在無線網格網中，針對多收發器的無線網路的MAC協議，因為網格網的特殊特點，都有考慮到節點的處理能力、通訊能力、節點的密度等相關因素，這些MAC協議都不適合多收發器無線感測器網路。
多收發器無線感測器網路底層工作如圖1所示。現有的感測器網路通常每個節點只有一個收發器，所以同一時刻只能接收到來自一個節點的資訊，即使現在的節點可以有多個工作頻率，每個頻率也不能同時工作，而多收發器的.感測器網路的多個收發器則可以同時的工作。
本文以具有兩個收發器的節點為例，闡述多收發器感測器網路的MAC協議的設計與實現。本文采用每個收發器都配置不同的工作頻道的方法，使兩個收發器能夠同時工作。例如節點A和節點B通訊時採用頻率 f1，節點C和節點B通訊時採用頻率f2，f1!= f2，這樣就能保證三個節點之間同時進行通訊。
節點之間通訊的資料包可分為廣播資訊和單播資訊。在傳送廣播包時，本文采用一個收發器工作。無線網路的廣播不同於有線網路，它的廣播以傳輸範圍為半徑向外廣播，每個節點同時同行的時候又可以分為三種情況，