无线频谱是无线通信的介质，这种广播介质属于稀缺资源。在无线传感器网络中，可能有多个结点设备同时接入信道，导致分组之间相互冲突，使接收方难以分辨出接收到的数据，从而浪费了信道资源，导致网络吞吐量下降。为了解决这些问题，就需要设计MAC协议。所谓MAC协议就是一组规则和过程，用于结点有效、有序和公平地使用共享介质。
在无线传感器网络中，MAC协议决定着无线信道的使用方式，用来在传感器结点之间分配有限的无线通信资源，构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分，对网络性能有较大影响，是保证传感器网络高效通信的关键网络协议之一。
传感器结点的能量、存储、计算和通信带宽等资源有限，单个结点的功能比较弱，而传感器网络的丰富功能是由众多结点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调相互之间的无线信道分配，在设计传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑以下几个问题：
（1）节省能量。传感器网络的结点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量，而且电池能量通常难以进行补充，为了长时间保证传感器网络的有效工作，MAC协议在满足应用要求的前提下，应尽量节省使用结点的能量。
（2）可扩展性。由于传感器结点数、结点分布密度等在传感器网络生存过程中不断变化，结点位置也可能移动，还有新结点加入网络的问题，所以无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。MAC协议应具有可扩展性，以适应这种动态变化的拓扑结构。
（3）网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量和带宽利用率等。
上述的三个问题中，人们普遍认为它们的重要性依次递减。由于传感器结点本身不能自动补充能量或能量补充不足，节省能量成为传感器网络MAC协议设计的首要考虑因素。
在传统网络中，结点能够连续地获得能量供应，如在办公室里有稳定的电网供电，或者可以间断但及时地补充能量，如笔记本电脑和手机等。整个网络的拓扑结构相对稳定，网络的变化范围和变化频率都比较小。因此，传统网络的MAC协议重点考虑结点使用带宽的公平性，提高带宽的利用率和增加网络的实时性。由此可见，传感器网络的MAC协议和传统网络的MAC协议所注重的因素不同，这意味着传统网络的MAC协议不适用于传感器网络，需要设计适用于传感器网络的MAC协议。
通常网络结点无线通信模块的状态包括发送状态、接收状态、侦听状态和睡眠状态等。单位时间内消耗的能量按照上述顺序依次减少。无线通信模块在发送状态消耗能量最多，在睡眠状态消耗能量最少，接收状态和侦听状态下的能量消耗小于发送状态。
基于上述原因，为了减少能量的消耗，传感器网络的MAC协议通常采用侦听／睡眠交替的无线信道使用策略。当有数据收发时，结点开启通信模块进行发送或侦听；如果没有数据需要收发，结点控制通信模块进入睡眠状态，从而减少空闲侦听造成的能量消耗。
为了使结点在无线模块睡眠时不错过发送给它的数据或减少结点的过度侦听，邻居结点间需要协调它们的侦听和睡眠周期。如果采用基于竞争方式的MAC协议，要考虑发送数据产生碰撞的可能，根据信道使用的信息调整发送时机。当然MAC协议应该简单高效，避免协议本身开销大、消耗过多的能量。(www.xing528.com)
目前无线传感器网络的MAC协议可以按照下列条件进行分类：①采用分布式控制还是集中控制；②使用单一共享信道还是多个信道；③采用固定分配信道方式还是随机访问信道方式。
本书根据上述的第三种分类方法，将传感器网络的MAC协议分为以下三种：
（1）时分复用无竞争接入方式。无线信道时分复用（Time Division Multiple Access，TDMA）方式给每个传感器结点分配固定的无线信道使用时段，避免结点之间相互干扰。
（2）随机竞争接入方式。如果采用无线信道的随机竞争接入方式，结点在需要发送数据时随机使用无线信道，尽量减少结点间的干扰。典型的方法是采用载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）的MAC协议。
（3）竞争与固定分配相结合的接入方式。通过混合采用频分复用或者码分复用等方式，实现结点间无冲突的无线信道使用。
基于竞争的随机访问MAC协议采用按需使用信道的方式，它的基本思想是当结点需要发送数据时，通过竞争方式使用无线信道，如果发送的数据产生了碰撞，就按照某种策略重发数据，直到数据发送成功或放弃发送。
典型的基于竞争的随机访问MAC协议是载波侦听多路访问（CSMA）接入方式。在无线局域网IEEE 802.11MAC协议的分布式协调工作模式中，就采用了带冲突避免的载波侦听多路访问（CSMA with Collision Avoidance，CSMA／CA）协议，它是基于竞争的无线网络MAC协议的典型代表。
所谓的CSMA／CA协议是指在信号传输之前，发射机先侦听介质中是否有同信道载波，若不存在，意味着信道空闲，将直接进入数据传输状态；若存在载波，则在随机退避一段时间后重新检测信道。这种介质访问控制层的方案简化了实现自组织网络应用的过程。
在IEEE 802.11 MAC协议基础上，人们设计出适用于传感器网络的多种MAC协议。下面首先介绍IEEE 802.11MAC协议的内容，然后介绍一种适用于无线传感器网络的典型MAC协议。
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