WSN的數據鏈路層和網絡層都有反映自身特點的協議。在WSN中，數據鏈路層用於構建底層的基礎網絡結構，控制無線信道的合理使用，確保點到點或點到多點的可靠連接;網絡層則負責路由的查找和數據包的傳送。
MAC協議
多址接入技術的一個核心問題是:對於一個共享信道，當信道的使用產生競爭時，如何採取有效的協調機制或服務準則來分配信道的使用權，這就是媒體訪問控制(medium access control，MAC)技術。
無人駕駛的飛行器飛機在飛行中
MAC協議處於數據鏈路層，是無線傳感器網絡協議的底層部分，主要用於為數據的傳輸建立連接，以及在各節點之間合理有效地共享通信資源。MAC協議對無線傳感器網絡的性能有較大的影響，是保證網絡高效通信的關鍵協議之一。
(1)MAC協議的設計原則。根據WSN的特點，MAC協議需要考慮很多方面的因素，包括節省能源、可擴展性、網絡的公平性、實時性、網絡的吞吐量、帶寬的利用率，以及上述因素的平衡問題等，其中節省能源成為最主要的考慮因素。這些考慮因素與傳統網絡的MAC協議不同，當前主流的無線網絡技術，如蜂窩電話網絡、Ad hoc、藍牙技術等，它們各自的MAC協議都不適合WSN。WSN的MAC協議主要設計原則如下。
1)節省能量。每個傳感器節點都由電池供電，受環境和其他條件的限制，節點的電池能量通常難以進行補充。MAC協議直接控制節點的節能問題，即讓傳感器節點儘可能地處於休眠狀態，以減少能耗。
2)可擴展性。WSN中的節點在數目、分佈密度、分佈位置等方面很容易發生變化，或者由於節點能量耗盡，新節點的加入也能引起網絡拓撲結構的變化。因此MAC協議應具有可擴展性，以適應拓撲結構的動態性。
(2)MAC協議的分類
目前針對不同的傳感器網絡，研究人員從不同的方面提出了多種MAC協議，但目前對WSN的MAC協議還缺乏一個統一的分類方式。這裡根據節點訪問信道的方式，將WSN的MAC協議分為以下3類。
1)基於競爭的MAC協議。多數分佈式MAC協議採用載波偵聽或衝突避免機制，並採用附加的信令控制消息來處理隱情和暴露節點的問題。基於競爭隨機訪問的MAC協議是節點需要發送數據時，通過競爭的方式使用無線信道。
IEEE802.11MAC協議採用帶衝突避免的載波偵聽多路訪問(carrier sensor multiple ccess with collision avoidance，CSMA/CA)，是典型的基於競爭的MAC協議。在IEEE802.11MAC協議的基礎上，研究人員提出了多種用於傳感器網絡的基於競爭的MAC協議，例如S－MAC協議、T－MAC協議、ARC－MAC協議、Sift－MAC協議、Wise－MAC協議等。
2)基於調度算法的MAC協議。為了解決競爭的MAC協議帶來的衝突，研究人員提出了基於調度算法的MAC協議。該類協議指出，在傳感器節點發送數據前，根據某種調度算法把信道事先劃分。這樣，多個傳感器節點就可以同時、沒有衝突地在無線信道中發送數據，這也解決了隱藏終端的問題。
在這類協議中，主要的調度算法是時分複用TDMA。時分複用TDMA是實現信道分配的簡單成熟的機制，即將時間分成多個時隙，幾個時隙組成一個幀，在每一幀中分配給傳感器節點至少一個時隙來發送數據。這類協議的典型代表有DMAC協議、SMACS協議、DE－MAC協議、EMACS協議等。
3)非碰撞的MAC協議。以數據為中心的WSN的一個重要評價標準就是實時性。基於調度算法的MAC協議由於無法完全避免衝突，網絡中端到端的延時無法預測，因而無法保證實時性。非碰撞的MAC協議由於在理論上完全避免了碰撞的產生，從而可以保證實時性。
非碰撞的MAC協議通過消除碰撞來節能。好的非碰撞協議能夠潛在地提高吞吐量，減少時延。非碰撞的協議主要有TRAMA和IP－MAC等。
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