WSN MAC/数据链路层协议

### 无线传感网络中的MAC和数据链路层协议

#### IEEE 802.15.4标准概述
IEEE 802.15.4 是专为低速率无线个人区域网 (LR-WPANs) 设计的标准之一，适用于资源受限设备之间的短距离通信[^1]。该标准定义了物理层(PHY) 和介质访问控制(MAC) 层的功能。

#### Zigbee协议栈特点
ZigBee 建立在 IEEE 802.15.4 物理层之上，在 MAC 层增加了路由发现、安全机制等功能，支持星型、树形以及网格拓扑结构，适合于工业自动化、家庭自动化等领域应用[^2]。

#### BLE蓝牙低功耗技术特性
Bluetooth Low Energy(BLE)，即蓝牙智能, 它不仅继承了传统蓝牙简单易用的优点，而且通过优化信道架构、连接间隔等参数大大降低了能耗；其采用广播模式发送少量数据包的方式非常适合物联网节点间的信息交互需求[^3].

#### 能量效率考量下的TDMA方案
时间分割多址接入(TDMA) 方案可以有效减少碰撞概率并提高能量利用率。它将整个传输周期划分为若干时隙分配给不同传感器节点轮流使用，从而避免了竞争期内的冲突损耗问题[^4].

class TDMA_Scheduler:
    def __init__(self, num_nodes):
        self.num_slots = num_nodes
    
    def assign_slot(self, node_id):
        return node_id % self.num_slots

#### CSMA/CA算法原理说明
载波侦听多重访问带冲突避免(CSMA/CA)是一种分布式随机访问方法，允许各站点监听信道状态来决定何时尝试发送消息。当检测到空闲一段时间后才发起传输请求，并且每次发送前还需执行退避操作以降低发生碰撞的可能性[^5].