并行調(diào)度兩級(jí)輪詢控制傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分析

官錚,鄒丹,丁洪偉,錢文華

(1. 云南大學(xué) 信息學(xué)院，云南 昆明 650091； 2. 云南開放大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院，云南 昆明 650091)

典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用分層結(jié)構(gòu)，由簇首節(jié)點(diǎn)收集子網(wǎng)中的數(shù)據(jù)并向上層節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)最終傳輸?shù)絽R聚點(diǎn)，形成了一顆以匯聚節(jié)點(diǎn)為根的數(shù)據(jù)傳輸樹。在樹結(jié)構(gòu)中作為簇首的節(jié)點(diǎn)相對(duì)普通數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)具有更高的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，為了避免由信息傳輸累積造成的擁塞，保障數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，傳輸過(guò)程中應(yīng)為簇首節(jié)點(diǎn)分配更多的網(wǎng)絡(luò)資源。 近年來(lái)，各國(guó)學(xué)者針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS保障問(wèn)題做出了大量研究[1-2]，包括MAC(medium access control)、路由層到傳輸層的優(yōu)化設(shè)計(jì)。介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議決定著無(wú)線信道的使用方式，負(fù)責(zé)為節(jié)點(diǎn)分配無(wú)線通信資源，直接影響網(wǎng)絡(luò)整體性能，受到了廣泛的關(guān)注，從不同角度改善了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延性能和時(shí)間同步條件[3-6]。然而，考慮網(wǎng)絡(luò)流量不平衡環(huán)境下節(jié)點(diǎn)的區(qū)分優(yōu)先級(jí)的控制協(xié)議相對(duì)較少?；趦杉?jí)輪詢控制的MAC協(xié)議可實(shí)現(xiàn)區(qū)分節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的服務(wù)[7-9]，但數(shù)據(jù)傳輸權(quán)頻繁地在普通節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)間切換，使得查詢轉(zhuǎn)化開銷較大。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種兩級(jí)輪詢并行調(diào)度MAC協(xié)議(parallel two-level polling control based MAC protocol, PTLP-MAC)優(yōu)化算法，利用捎帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸和查詢轉(zhuǎn)換的并行處理，從而減少查詢轉(zhuǎn)換開銷、降低時(shí)延；最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)與已有方法對(duì)比證明了協(xié)議在時(shí)延特性方面的改進(jìn)。

1 PTLP-MAC協(xié)議設(shè)計(jì)

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有傳感器節(jié)點(diǎn)都靜止，Sink節(jié)點(diǎn)位于網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中心位置，傳感器節(jié)點(diǎn)按照與Sink的距離劃分為層，各層位于單跳范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)組成簇，簇首為位于相鄰內(nèi)層一跳可達(dá)的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)按照PTLP-MAC協(xié)議管理簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)來(lái)自簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚和融合。

1.1 接收者驅(qū)動(dòng)的區(qū)分優(yōu)先級(jí)并行調(diào)度

PTLP-MAC采用異步傳輸。數(shù)據(jù)的傳遞由接收者發(fā)起，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集的Sink節(jié)點(diǎn)(包括各層簇首節(jié)點(diǎn))按預(yù)先指定的順序向成員節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，節(jié)點(diǎn)收到請(qǐng)求信息后發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣可有效地避免沖突，且無(wú)需保持采集節(jié)點(diǎn)的全局同步，收到成員節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包后回復(fù)ACK確認(rèn)。

考慮到分層結(jié)構(gòu)帶來(lái)的節(jié)點(diǎn)間流量不均，PTLP-MAC從數(shù)據(jù)流量和節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的影響度考慮，將具有較高的數(shù)據(jù)流量和實(shí)時(shí)性要求的簇首設(shè)為中心節(jié)點(diǎn)，其余成員節(jié)點(diǎn)視為普通節(jié)點(diǎn)，通過(guò)以下策略能為中心節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)提供區(qū)分優(yōu)先級(jí)服務(wù)：

1)調(diào)度順序：以1, 2, …,N表示簇內(nèi)的N個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，H表示中心節(jié)點(diǎn)。Sink節(jié)點(diǎn)按照1→H→2→…→N→H的順序向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，由此，簇首節(jié)點(diǎn)可獲得更多的信道使用機(jī)會(huì)。

2)服務(wù)策略：每次收到來(lái)自Sink節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求后，普通節(jié)點(diǎn)只允許發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，中心節(jié)點(diǎn)允許發(fā)送在緩沖區(qū)中排隊(duì)等待的所有數(shù)據(jù)包(包括發(fā)送期間新到達(dá)的數(shù)據(jù)包)。

最后，協(xié)議采用捎帶機(jī)制，在Sink節(jié)點(diǎn)回復(fù)的ACK確認(rèn)包中捎帶數(shù)據(jù)請(qǐng)求信息，成員節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽ACK幀判斷自己是否為數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和請(qǐng)求過(guò)程的并行處理，減少數(shù)據(jù)請(qǐng)求占用的時(shí)間來(lái)達(dá)到降低時(shí)延的目的。

1.2 介質(zhì)訪問(wèn)控制機(jī)制

表1所示為各類節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)的信息。

表1 節(jié)點(diǎn)保留參量

如圖1所示，PTLP-MAC在IEEE802.15.4基礎(chǔ)上引入3種信息包類型，數(shù)據(jù)請(qǐng)求包、數(shù)據(jù)包和確認(rèn)包，接收者根據(jù)Type字段判斷收到的信息類型。

圖1 PTLP-MAC信息包格式Fig.1 PTLP-MAC packet format

并行調(diào)度機(jī)制主要通過(guò)ACK實(shí)現(xiàn)。當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后發(fā)送ACK進(jìn)行確認(rèn)，簇內(nèi)其他活動(dòng)節(jié)點(diǎn)偵聽該ACK信號(hào)，判斷自己是否為下一請(qǐng)求對(duì)象。如果ACK中的Dest為普通節(jié)點(diǎn)地址，則中心節(jié)點(diǎn)判斷自己為下一數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)象，立即發(fā)送數(shù)據(jù)；若Dest為中心節(jié)點(diǎn)地址，且Dsn字段為0，則普通節(jié)點(diǎn)判斷自己為數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)象，立即發(fā)送數(shù)據(jù)。

并行調(diào)度方式下ACK需要增加Dsn及SNEXT字段用于攜帶請(qǐng)求信息，但相對(duì)于非并行調(diào)度策略中，Sink節(jié)點(diǎn)針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)均需要發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求包，采用并行調(diào)度策略從請(qǐng)求時(shí)間和流量占用上均有所節(jié)約。

各類節(jié)點(diǎn)介質(zhì)訪問(wèn)控制算法如下所示。

算法1 Sink節(jié)點(diǎn)控制算法。

1)向中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求包。

2)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)后，按輪詢表順序在ACK中捎帶普通節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求信息；若超時(shí)未收到數(shù)據(jù)，則按輪詢表順序向下一節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求包。

3)接收1個(gè)數(shù)據(jù)包，在ACK中捎帶中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)請(qǐng)求信息；若超時(shí)未收到數(shù)據(jù)包，則進(jìn)行1)。

算法2 中心節(jié)點(diǎn)控制算法。

1)數(shù)據(jù)到達(dá)進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，偵聽信道；

2)若偵聽到數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則發(fā)送數(shù)據(jù)；若偵聽到ACK，則發(fā)送數(shù)據(jù)；

3)按完全服務(wù)策略發(fā)送完所有數(shù)據(jù)后，進(jìn)入休眠狀態(tài)。此后若有新數(shù)據(jù)到達(dá)則進(jìn)行1)。

算法3普通節(jié)點(diǎn)控制算法。

1)數(shù)據(jù)到達(dá)進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)，偵聽信道。

2)若偵聽到數(shù)據(jù)請(qǐng)求，則發(fā)送1個(gè)數(shù)據(jù)包；若偵聽到ACK，根據(jù)Dsn和SNEXT判斷是否傳輸數(shù)據(jù)，若是則發(fā)送1個(gè)數(shù)據(jù)包。

3)若緩沖為空則休眠，此后若有新數(shù)據(jù)到達(dá)則進(jìn)行1)；若緩沖區(qū)不為空則繼續(xù)偵聽。

基本的RR調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)一般很簡(jiǎn)單，而且具有良好的O(1)時(shí)間復(fù)雜性和可擴(kuò)展性，但無(wú)法提供時(shí)延保證。兩級(jí)輪詢機(jī)制在RR調(diào)度的基礎(chǔ)上通過(guò)服務(wù)路徑(調(diào)度順序)區(qū)分中心節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)，為中心節(jié)點(diǎn)提供較高的時(shí)延特性保障，算法復(fù)雜度為O(N)，相比已有兩級(jí)輪詢控制機(jī)制，PTLP-MAC增設(shè)的捎帶機(jī)制并未增加算法復(fù)雜度。

1.3 PTLP-MAC實(shí)例

圖2 給出了一個(gè)PTLP-MAC的實(shí)例。假設(shè)子網(wǎng)中存在1個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，S表示匯聚節(jié)點(diǎn)，0號(hào)節(jié)點(diǎn)為簇首節(jié)點(diǎn)，1號(hào)和2號(hào)節(jié)點(diǎn)為成員節(jié)點(diǎn)。圖2所示為子網(wǎng)范圍內(nèi)完成一輪數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程：

t1：S向0號(hào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求包，0號(hào)節(jié)點(diǎn)接收后向S發(fā)送數(shù)據(jù)，直至緩存區(qū)為空，完成發(fā)送后進(jìn)入休眠狀態(tài)，直至下一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)后被喚醒。S收到來(lái)自0號(hào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后，發(fā)送ACK確認(rèn)。

t2：S向0號(hào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送最后一個(gè)數(shù)據(jù)包的ACK，將Dsn字段設(shè)為0，向下一節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)。

t3：1號(hào)節(jié)點(diǎn)偵聽到ACK后確認(rèn)自己為下一請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)，向S發(fā)送數(shù)據(jù)。

t4：S向1號(hào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送ACK，0號(hào)節(jié)點(diǎn)因有分組到達(dá)已被喚醒，通過(guò)偵聽其中Dest字段為普通節(jié)點(diǎn)地址，從而判斷自己為下一數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)象，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

t5：S向0號(hào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送最后一個(gè)數(shù)據(jù)包的ACK，其中將Dsn字段設(shè)為0，對(duì)下一節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求信息。

t6：2號(hào)節(jié)點(diǎn)因處于休眠狀態(tài)未響應(yīng)S請(qǐng)求；S節(jié)點(diǎn)等待超時(shí)后，向0號(hào)中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求幀。

t7：0號(hào)節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)未響應(yīng)請(qǐng)求，等待超時(shí)后，S向1號(hào)節(jié)點(diǎn)發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

圖2 PTLP-MAC信息包格式Fig.2 PTLP-MAC packet format

2 仿真實(shí)驗(yàn)及數(shù)值分析

2.1 PTLP-MAC仿真

為了驗(yàn)證論文所建數(shù)學(xué)模型對(duì)PTLP-MAC性能分析的正確性和有效性，利用MATLAB 7.0對(duì)協(xié)議運(yùn)行情況進(jìn)行仿真，對(duì)各節(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)和數(shù)據(jù)平均等待時(shí)延進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。模擬環(huán)境設(shè)置如下：假設(shè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模從6節(jié)點(diǎn)增至81節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)均勻分布；采用11 Mbps信道，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為1 100 Byte，定義1個(gè)時(shí)隙寬度為20 μs，歸一化后數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集率為0.002 (數(shù)據(jù)包/時(shí)隙)，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包需5(時(shí)隙)，Sink節(jié)點(diǎn)完成一次數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)間為2(時(shí)隙)。

表2所示節(jié)點(diǎn)在輪詢時(shí)刻其緩沖區(qū)中平均等待的數(shù)據(jù)包數(shù)，表3所示為節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)包等待發(fā)送的平均等待時(shí)延。

表2 信息分組平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)(數(shù)據(jù)包)

表3 信息分組平均等待時(shí)延(時(shí)隙)

將仿真得到的中心節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，比較顯示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和系統(tǒng)負(fù)載隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增大時(shí)，節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)中平均等待的數(shù)據(jù)包數(shù)量和數(shù)據(jù)平均等待時(shí)延均有所增加，中心節(jié)點(diǎn)中平均等待發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量和數(shù)據(jù)包平均等待時(shí)延均明顯小于普通節(jié)點(diǎn)，因此PTLP-MAC能為中心節(jié)點(diǎn)提供較好的時(shí)延保證，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)區(qū)分，避免數(shù)據(jù)在傳輸匯聚樹中的根節(jié)點(diǎn)處發(fā)生擁塞。

2.2 輪詢控制MAC協(xié)議比較

目前基于調(diào)度的MAC協(xié)議在調(diào)度策略和休眠機(jī)制上各有所長(zhǎng)，但信道接入方式大多基于Round Robin控制方式；另外，文獻(xiàn)[8]中提出了離散時(shí)間兩級(jí)輪詢控制策略以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的區(qū)分，本文在此基礎(chǔ)上通過(guò)發(fā)送和請(qǐng)求的并行處理以減小查詢請(qǐng)求開銷，將對(duì)PTLP-MAC、文獻(xiàn)[8]及Round Robin (RR)進(jìn)行比較，主要從時(shí)延保障角度出發(fā)，針對(duì)平均循環(huán)查詢周期、發(fā)送時(shí)刻節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)和數(shù)據(jù)發(fā)送平均等待時(shí)延等進(jìn)行分析比較，對(duì)本文所述控制協(xié)議進(jìn)行性能評(píng)估。

2.2.1 平均循環(huán)周期

平均循環(huán)周期定義為Sink節(jié)點(diǎn)按查詢表順序?qū)Τ蓡T節(jié)點(diǎn)完成一輪數(shù)據(jù)請(qǐng)求耗費(fèi)的平均時(shí)間。圖3為普通節(jié)點(diǎn)數(shù)從5增加到80，網(wǎng)絡(luò)平均循環(huán)周期的變化趨勢(shì)。

圖3 平均循環(huán)周期Fig.3 Mean cycle time

隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，文獻(xiàn)[8]平均循環(huán)周期略大于RR，這是由于文獻(xiàn)[8]通過(guò)增加請(qǐng)求次數(shù)來(lái)保障對(duì)中心節(jié)點(diǎn)的高優(yōu)先級(jí)服務(wù)，但也增加了數(shù)據(jù)請(qǐng)求開銷，PTLP-MAC通過(guò)ACK捎帶節(jié)約了數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)間，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載加大后捎帶更易實(shí)現(xiàn)，因此隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，PTLP-MAC在平均循環(huán)周期上的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

2.2.2 平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)

平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)定義為成員節(jié)點(diǎn)在響應(yīng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，其緩沖區(qū)內(nèi)排隊(duì)等待發(fā)送的平均數(shù)據(jù)包數(shù)量。文獻(xiàn)[8]和PTLP-MAC節(jié)點(diǎn)被區(qū)分為中心節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)2類，在此將分別討論。由于RR中沒有對(duì)節(jié)點(diǎn)類型進(jìn)行區(qū)分，所有節(jié)點(diǎn)公平接入，而文獻(xiàn)[8]及PTLP-MAC通過(guò)查詢路徑和服務(wù)策略的設(shè)置將更多的信道接入機(jī)會(huì)分配給中心節(jié)點(diǎn)，因此，如圖4所示，文獻(xiàn)[8]及PTLP-MAC中心節(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)明顯低于RR。將2類兩級(jí)輪詢控制方式下的中心節(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)進(jìn)一步進(jìn)行比較，如圖5曲線圖所示，PTLP-MAC控制下的平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)小于文獻(xiàn)[8]。由于文獻(xiàn)[8]中Sink每次向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求之前都要優(yōu)先向中心隊(duì)列請(qǐng)求數(shù)據(jù)，相當(dāng)于增加了相鄰2個(gè)普通隊(duì)列發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，因此如圖6所示在相同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，文獻(xiàn)[8]普通節(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)略大于RR。相比之下PTLP-MAC由于將數(shù)據(jù)發(fā)送和請(qǐng)求并行處理，如圖4～6所示，該方法在確保中心節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的同時(shí)也對(duì)普通節(jié)點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量提供保障，2類節(jié)點(diǎn)排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)均小于RR。

圖4 中心結(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)比較Fig.4 Comparison of average packets length in key node

圖5 兩級(jí)輪詢機(jī)制中心節(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)比較 Fig.5 Comparison of average packets length in center node between two-level polling schemes

圖6 普通節(jié)點(diǎn)平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)Fig.6 Average packets length in normal nodes

2.2.3 平均等待時(shí)延

平均等待時(shí)延定義為從數(shù)據(jù)包進(jìn)入節(jié)點(diǎn)到被允許發(fā)送的平均時(shí)間間隔。圖6～7所示為3類輪詢控制策略下節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)的平均等待時(shí)延，由于PTLP-MAC在查詢路徑和服務(wù)策略上的設(shè)置，使中心節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)包的平均等待時(shí)延遠(yuǎn)低于普通節(jié)點(diǎn)，另外采用ACK捎帶請(qǐng)求信息，可減小數(shù)據(jù)請(qǐng)求包的發(fā)送數(shù)量，尤其在高負(fù)載環(huán)境下顯著降低了數(shù)據(jù)請(qǐng)求開銷。圖7是PTLP-MAC與文獻(xiàn)[8]和RR的中心節(jié)點(diǎn)平均等待時(shí)延的比較，其中PTLP-MAC與文獻(xiàn)[8]的時(shí)延明顯低于RR，為進(jìn)一步對(duì)比PTLP-MAC和文獻(xiàn)[8]，將對(duì)比圖中相關(guān)部分在圖8放大顯示，如圖9所示，PTLP-MAC中心節(jié)點(diǎn)的時(shí)延特性低于文獻(xiàn)[8]。

圖7 中心結(jié)點(diǎn)平均等待時(shí)延Fig.7 Average waiting time in center node

圖8 兩級(jí)輪詢機(jī)制中心節(jié)點(diǎn)平均等待時(shí)延比較Fig.8 Comparison of average waiting time in center node between two-level polling schemes

圖9 普通節(jié)點(diǎn)平均等待時(shí)延Fig.9 Average waiting time in normal nodes

3 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)基于調(diào)度的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)輪詢控制MAC協(xié)議族在時(shí)間同步以及非均衡傳輸?shù)确矫娴牟蛔?，從時(shí)延保障的角度出發(fā)，提出了一種接收者發(fā)起的兩級(jí)輪詢控制并行調(diào)度MAC協(xié)議優(yōu)化算法。協(xié)議根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)流量及在分層結(jié)構(gòu)中的身份(簇首或成員)，將節(jié)點(diǎn)劃分為中心節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)，通過(guò)輪詢過(guò)程中輪詢路徑以及服務(wù)方式的設(shè)置為中心節(jié)點(diǎn)分配了更多的信道資源，同時(shí)采用ACK捎帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和請(qǐng)求的并行處理，有效降低數(shù)據(jù)等待時(shí)延，且控制過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行全局時(shí)間同步。此外，本文采用嵌入式馬爾可夫鏈和概率母函數(shù)的方法對(duì)提出的進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并實(shí)現(xiàn)了平均循環(huán)周期、平均排隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)和平均等待時(shí)延等關(guān)鍵參數(shù)的精確解析，從理論上證明了該協(xié)議在確保時(shí)延性能上的有效性。

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