Protocolos MAC Pró-ativos

A diferença entre os protocolos MAC pró-ativos propostos na literatura está em como eles fazem com que os nós sensores compartilhem seus respectivos escalonamentos de trabalho. O restante desta seção mostra os protocolos Sensor-MAC (SMAC) [129], Bat- tery Aware Medium Access Control (BAMAC) [68], Opportunistic MAC (OMAC) [43, 44], Sequential Medium Access Control (SeMAC) [133], Multiple Access Collision Avoi- dance protocol for Multicast service (MACAM) [80], WiseMAC [36], Carrier Sense Multiple Access Minimum Preamble Sampling (CSMA-MPS) [89], X-MAC [19], Lazy Forwarding in Low Duty Cycle Wireless Sensor Networks (L2_{) [22] e Rate Estimation}

MAC [92].

Ye et al. [128] propuseram o Sensor-MAC (SMAC) para reduzir o consumo de energia causado pela escuta ociosa, colisões, overhearing e overhead. Ele reduz o tempo de escuta ociosa colocando os nós para dormirem periodicamente. A comunicação de dados acontece porque os nós vizinhos sincronizam seus escalonamentos de trabalho para dormirem e acordarem simultaneamente. Alguns nós permanecem acordados por um tempo maior para permitir a comunicação entre os grupos com escalonamentos de trabalho distintos. Como os escalonamentos podem desatualizar durante o tempo de vida da rede, os nós vizinhos trocam periodicamente quadros de sincronização com seus vizinhos. O SMAC evita colisões usando a técnica de Distributed Coordinated Func- tion (DCF) do IEEE 802.11 [14] o que inclui a detecção de portadora e o handshaking com RTS/CTS para evitar o problema do terminal escondido. Os nós sensores escutam o meio antes de transmitirem. Se ele estiver ocupado, o nó adormece e acorda quando o meio estiver livre e o próximo nó acordado. Os nós transmitem os pacotes de broad- casting sem RTS/CTS e os de unicasting seguindo a sequência RTS/CTS/DATA/ACK

entre a origem e o destino. Após a troca de RTS/CTS, os nós de origem e destino per- manecem acordados até o término da comunicação com o pacote de ACK. Em seguida, eles retornam aos seus respectivos escalonamentos de trabalho. O SMAC considera as ideia do PAMAS [111] para evitar o overhearing. Assim, ele faz com que os nós que não participam da comunicação e escutaram os quadros de RTS ou CTS adormeçam. O SMAC também considera um técnica de message passing para reduzir o overhea- ring e o overhead de controle. Nessa técnica, o SMAC fragmenta as mensagens longas em vários quadros que são enviados em uma rajada contendo apenas uma troca de mensagens de RTS/CTS para reservar o meio para a mensagem toda.

O BAMAC é um protocolo baseado em contenção que explora o efeito de recarga das baterias para controlar o acesso ao meio sem o em MANETs. No BAMAC, cada nó mantém uma tabela com informações sobre a energia residual de seus vizinhos e quando um nó tem que transmitir um quadro, ele insere no cabeçalho o valor corrente de sua energia. Quando um nó recebe um quadro, ele atualiza sua tabela com as informações do emissor. A principal ideia do BAMAC é calcular o período de backo para os nós em contenção a partir das informações de energia disponíveis na tabela. O quão maior a energia residual de um nó em relação à de seus vizinhos, menor o período de backo. O BAMAC controla o acesso ao meio usando o esquema de handshaking com quadros de RTS/CTS.

O OMAC faz com que os nós sensores vizinhos compartilhem seus escalonamentos de trabalho e cada emissor escalone sua transmissão para o momento em que o próximo nó estiver acordado. Se o nó emissor estiver adormecido quando o próximo nó acordar, o OMAC faz uma comunicação oportunista. Nesse tipo de comunicação, o emissor acorda, transmite e retorna ao seu escalonamento de trabalho. O OMAC faz o acesso ao meio através de uma abordagem baseada no handshaking de RTS e CTS. O protocolo faz com que as transmissões broadcasting sejam tratadas como unicasting. Como esse protocolo faz o compartilhamento de informações sobre vizinhos e tal compartilhamento apresenta um custo não desprezível, Guo et al. [43, 44] propõem uma solução para minimizar esse custo na qual cada nó emissor deve enviar o quadro de atualização somente para uma fração de vizinhos.

O protocolo SeMAC tem como objetivo controlar o acesso ao meio sem o na di- fusão de dados em redes sem o com topologia dinâmica. A ideia básica desse protocolo é reservar periodicamente alguns slots de tempo nos quais os nós podem enviar mensa- gens de topologia. Os nós sensores evitam colisões trocando periodicamente mensagens de hello.

O protocolo MACAM é proposto para a comunicação multicast em redes sem o. A ideia básica desse protocolo é que o quadro RTS tenha uma lista de próximos nós

especicada em seu cabeçalho. Assim, quando um nó recebe um RTS e ele está na k-ésima posição da lista, ele responde com um CTS em um tempo proporcional à sua posição na lista, evitando a colisão entre os CTSs. A desvantagem dessa abordagem é seu overhead que torna o MACAM impraticável a medida que o número de nós aumenta no campo de sensoriamento. O número de respostas CTS também faz com que o MACAM seja proibitivo para a comunicação broadcasting.

O WiseMAC é uma adaptação do protocolo MAC reativo Preamble Sampling para o roteamento unicasting. A ideia do WiseMAC é que cada nó sensor compartilhe informações sobre seu escalonamento de trabalho com seus vizinhos para que cada nó emissor possa reduzir a duração de seu preâmbulo. Em [89], Mahlhecht e Bock apresentam o CSMA-MPS que usa o mecanismo de transmissão e recepção do STEM para aumentar a eciência do mecanismo de dormir/acordar do WiseMAC. Em [19], os autores apresentam o X-MAC, um protocolo similar ao CSMA-MPS. O L2 é uma

adaptação do X-MAC na qual nós sensores vizinhos fazem uma sincronização local de seus escalonamentos de trabalho e uma estimação da qualidade dos links que permitem a redução e a divisão dos preâmbulos.

O protocolo Rate Estimation MAC é proposto para o roteamento unicasting e aborda o problema de acordar todos os vizinhos. A ideia do Rate Estimation MAC é fazer com que cada emissor combine com seus receptores quando esses devem acordar novamente. Se os vizinhos estiverem acordados, o emissor pode efetuar sua próxima transmissão.