一种无线传感器网络CSMA协议的设计与实现
包的倒数第二个字节(FCS域)自动填充接收时的RSSI值，因此busyRSSI值就无条件地得到了；而在刚接收完数据包后信道一般都是空闲的，所以这时立即读取当前的RSSI值，就可以得到noiseRSSI值。为避免例外，可将得到的noiseRSSI值与minSignal进行比较，如果大于等于minSignal就丢弃。
在获得busyRSSI和noiseRSSI后就对其进行统计操作，为实现这个目的需要维护一个统计变量avgSignal，用来统计所有的busyRSSI值。avgSignal的初值等于minSignal的初值即初始阈值，并按1/4的权重进行统计，即avgSignal = (avgSignal1) + ((avgSignal + busyRSSI)2)。noiseRSSI的值并不需要统计，这是因为读出noiseRSSI的值很稳定几乎不变。
noiseLevel阈值的更新相对简单，因为噪声信号强度十分稳定，因此不必对noiseRSSI做统计，每次读取noiseRSSI后可直接对noiseLevel进行更新。更新规则也是采用1/4权重，即noiseLevel = (noiseLevel 1) + ((noiseLevel + noiseRSSI) 2)。
minSignal阈值需要针对两种互补的情况来进行更新调整。第一种情况是一段时间内的采样结果全是信道空闲，说明所有的采样值都小于minSignal，因此有可能minSignal的值过高，应对其调整将其适当降低。该情况在监测信道结果为空闲时触发更新，更新方法是直接利用当前的busyRSSI来更新；只要busyRSSI的值小于当前的minSignal值，那么就将busyRSSI的值作为最新的minSignal值。这样做是因为在busyRSSI的信号强度下已经能够接收数据了，而busyRSSI又比当前的minSignal要小，所以更接近实际的阈值。
第二种情况是对第一种情况的补充。在做了第一种情况的修改后，如果长时间内监测到的都是信道繁忙（如载波监听几次回退后都返回繁忙）,那么就可能是minSignal的值设置得太低,因此要适当调高该值，以避免使用第一种更新方式后由于设置的minSignal值太低而导致不能使用信道的情况。该情况提供一个接口由上层(MAC层)来调用更新。更新需要借助统计量avgSignal，更新的伪代码如下（其中initBusySingal指的是minSignal的最初值）：//如果minSignal大于或等于初值，就说明没有进行第一种更新，所以没有进行第二种更新的必要
if (minSignal < initBusySignal){//更合理地提高minSignal值，不能一下将minSignal大幅度提高，且要保证更新后minSignal比initBusySignal小
if (avgSignal < initBusySignal){
minSignal = (minSignal + avgSignal) 1;
}
else{
minSignal = (minSignal + initBusySignal) 1;
}
}
initBusySignal的选择将在后面介绍，它的选择对更新机制尤为重要。因为minSignal的更新机制建立的基础就是initBusySignal非常接近实际临界值。initBusySignal本身也是经过大量测试后选择的一个信道活动最小强度值，而它肯定会大于(最小等于)实际的临界值，所以minSignal更新后应该比initBusySignal小才对。
3.2 信号强度阈值初始值的选择
信号强度阈值的初始值必须根据实际测试岀的大量强度值来设定，如果设置失误，将导致信道状态判断不准确。本文假设两个初值分别是initNoiseSignal和initBusySignal。下面给出部分测试强度的数据，如表1所列。测试时使用两个节点，且两个节点都是使用新电池(即电源充沛)。表中，"阻隔"指的是一堵大约10 cm厚的墙。
表1 信号强度测试数据
在双方节点能通信的前提下，本文测到的busyRSSI的最小值为0x54。根据上一小节的论述，initBusySignal的值可以略高，但因为该值是在电量充足且有阻隔的情况下测试岀的最小强调值，因此可以直接取为busyRSSI的最小值，即initBusySignal的值设置为0x54。对于initNoiseSignal的取值，从表1可以看出，检测到的RSSI值非常稳定，信道空闲时噪声强度幅度不大，因此取值比0x4D略大就可以了。本文中initNoiseSignal取值为0x4E。
3.3 本文实现的信道监测机制的优点
本文实现的信道监测机制比较完善且十分灵活。完善是指信道活动状态判定规则十分完备，不仅有基本判定和扩展判定，而且还有阈值更新机制，进一步确保了判定结果的正确性；灵活是指向调用方提供了采样窗口数的设置，使得调用方可以在每次监测时使用不同的采样窗口数，可以被LPL、BMAC等有特殊要求的基于竞争的MAC协议直接调用。
4 CSMA协议的实现
本文实现的CAMA协议是基于使用广泛的非持续性CSMA协议的，即节点在发送数据包之前先监测信道，如果监测到信道空闲，则该节点就自己开始发送数据包。反之，如果监测结果为信道繁忙，即信道已经被邻居节点占用，则该节点回退一段随机时间后，再次开始监测，重
- 无线传感器网络CSMA协议的设计(02-15)