5.1 Challenges for MAC

In this section, we discuss only three types of MAC techniques: contention-based, reservation-based,and hybrid solutions. These solutions depend on two fundamental multiple access schemes: carriersense multiple access (CSMA) and time division multiple access (TDMA).

Several MAC protocols have already been developed and are being used in the general area ofwireless networks. These protocols focus mainly on two important performance metrics: throughput and latency. The stringent energy reserves of the sensor nodes make the energy consumption of primary importance.Hence, the MAC protocols designed for WSNs need to be developed according to this unique challenge.In addition to energy consumption, more challenges exist, which are pointed out next.

5.1.1 Energy Consumption

低成本要求和传感器节点的分布式特性限制了所有层[2]的能量消耗。因此，能源效率对于MAC层协议的设计至关重要。MAC层协议应确保节点以最小的能耗传输其信息。

应该利用wsn的面向应用程序的特性，以提高MAC协议的性能。

由于传感器节点的高密度，每个节点收集的信息高度相关。直观地说，来自空间分离的传感器的数据比来自位置紧密的传感器的高度相关的数据对汇聚更有用。因此，可能不是每个传感器节点都需要传输其数据；相反，少量的传感器测量可能足以将事件特征通信到接收器。

5.2 CSMA Mechanism

大多数为wsn提出的MAC协议都依赖于为无线局域网引入的传统介质接入方案。该方案是载波感知多址(CSMA)机制。CSMA被广泛应用于wsn中的许多类型的MAC协议中。在基于竞争的协议中，CSMA用于基本的数据通信。CSMA，顾名思义，依赖于载波感知，这是指节点在特定的时间内侦听该信道，以评估该无线信道上的活动。换句话说，CSMA是一种先听后传的方法。

IFS持续时间可确保节点仅在信道空闲时进行传输，并有助于防止冲突。如果在IFS期间感知到信道为繁忙，则确定另一个节点正在发送一个数据包。图5.3说明了这种情况。当节点A向节点B发送一个包时，能够听到A传输的节点C、D和E如果有一个包要发送，将延迟它们的发送。例如，让我们假设所有三个节点C、D和E都有一个数据包要传输。由于在载波感知过程中会感知到信道繁忙，它们将把传输推迟到节点A的传输结束。然而，在节点A的传输结束时，所有三个节点都会感知到信道为空闲状态，并将尝试同时发送它们的数据包。这反过来又会在任何可以从任何两个节点(节点F)接收数据包的节点上导致冲突。为了防止这种冲突，在CSMA中，节点在传输数据包之前会随机延迟一段时间。这被称为后退。