鄭祖朋，汪祖民，彭 楊，季長(zhǎng)清，秦 靜

1.大連大學(xué) 信息工程學(xué)院，遼寧 大連 116622

2.華盛頓大學(xué)博賽爾分校 計(jì)算機(jī)系，華盛頓 博賽爾 98021

3.大連大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116622

1 引言

WSN由大量具有一定感知、計(jì)算能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)多跳的方式將采集到的信息傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)部署區(qū)域的監(jiān)測(cè)[1]。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，WSN已被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。如智能家居[2]、智慧醫(yī)療[3-4]、智慧交通[5]、工業(yè)檢測(cè)[6]、軍事偵查[7-8]、災(zāi)害預(yù)測(cè)管理[9]、建筑物安全監(jiān)測(cè)[10]、食品安全檢測(cè)管理[11]等。WSN的使用為智能化的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力與支持。傳統(tǒng)的WSN由電池提供能量，其使用壽命嚴(yán)重受限于電池的容量。如何提高WSN的網(wǎng)絡(luò)壽命，是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。一個(gè)解決方案是更換電池來(lái)延長(zhǎng)使用壽命，但在很多情況下是難以實(shí)現(xiàn)的，甚至是不切實(shí)際的。電池的更換需要消耗大量的資源，且會(huì)帶來(lái)更多環(huán)境污染問(wèn)題。另一個(gè)解決方案是通過(guò)最小化能源消耗來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。通過(guò)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)來(lái)降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，能夠大大提高網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。傳統(tǒng)的MAC協(xié)議，如S-MAC[12]、Z-MAC[13]等，其主要目標(biāo)是節(jié)能，卻忽略了網(wǎng)絡(luò)性能（網(wǎng)絡(luò)吞吐量、延遲、公平性、負(fù)載平衡等參數(shù)都未考慮）。最終，WSN的壽命還是受限于有限的電池容量。

能量采集（EH）技術(shù)的提出為能量受限問(wèn)題提供了一個(gè)很好的解決方案。EH是將環(huán)境能量（太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能、射頻能等）轉(zhuǎn)化成電能的技術(shù)[14]。利用EH技術(shù)來(lái)代替電池供電，傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)可以更加精簡(jiǎn)，WSN的網(wǎng)絡(luò)壽命可以極大延長(zhǎng)。目前能量采集傳感器網(wǎng)絡(luò)（EH-WSNs）正被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域[15-18]。EH-WSNs的實(shí)現(xiàn)主要是EH技術(shù)和協(xié)議棧的相互協(xié)作完成的，其主要的工作是傳感、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，因此MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)是非常重要的。EH-WSNs下的MAC協(xié)議，主要目標(biāo)是利用現(xiàn)有的能量提高WSN的性能和能量效率。傳感器網(wǎng)絡(luò)在延遲、吞吐量、公平性等方面的性能很大程度上都取決于MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)[19]。因此EHWSNs下的MAC協(xié)議相比傳統(tǒng)的電池供電MAC協(xié)議具有很大的不同，且更具有挑戰(zhàn)性。

2 EH-WSNs中的MAC協(xié)議設(shè)計(jì)要求

EH-WSNs中，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量采集能力受到環(huán)境條件的影響，無(wú)法保持持續(xù)的供電，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸也都需要考慮剩余能量水平。因此，傳統(tǒng)的MAC協(xié)議無(wú)法直接使用到EH-WSNs中。為了更好地提高EHWSNs的網(wǎng)絡(luò)性能，需要考慮MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要求。主要包含以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)原則：電池供電的WSN，其網(wǎng)絡(luò)壽命受到電池容量的限制。其MAC協(xié)議的主要目標(biāo)是降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能源消耗來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，但是降低了網(wǎng)絡(luò)性能。在EH-WSNs中，傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)EH，極大地延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命。MAC協(xié)議中不再以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命為主要任務(wù)，而是在短暫通信的時(shí)間內(nèi)提高網(wǎng)絡(luò)的性能。

（2）自適應(yīng)占空比：傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)EH獲取足夠的能量來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，但是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量采集能力不同。無(wú)法保證相鄰節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)采集完成，然后進(jìn)行通信傳輸。EH-WSNs下的MAC協(xié)議需要根據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量采集率和可用能量源的多少，自適應(yīng)控制其睡眠/喚醒機(jī)制來(lái)進(jìn)行同步通信。

（3）能量中性（Energy Neutral Operation，ENO）[20]：EH-WSNs下的傳感器節(jié)點(diǎn)需要保證剩余的能量大于或等于傳輸數(shù)據(jù)所需消耗的能量，才能保證網(wǎng)絡(luò)的最大性能。這就需要節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)占空比，根據(jù)自身?xiàng)l件調(diào)整能量的采集與數(shù)據(jù)的傳輸。

（4）服務(wù)質(zhì)量（QoS）[21]：QoS的好壞代表著網(wǎng)絡(luò)性能的高低，在網(wǎng)絡(luò)中MAC協(xié)議的改進(jìn)就是為了提高QoS指標(biāo)。由于WSN的應(yīng)用環(huán)境不同，所要取得的性能指標(biāo)也不同。QoS的性能指標(biāo)主要有吞吐量、數(shù)據(jù)傳輸延遲、丟包率、能源利用率、適應(yīng)性、寬帶利用率等。

（5）可擴(kuò)展性：能量采集環(huán)境條件多變，EH-WSNs必須在不同的節(jié)點(diǎn)密度和流量負(fù)載下都能進(jìn)行良好的工作。且MAC協(xié)議能夠根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的增加或減少，自適應(yīng)改變其工作狀態(tài)。因此，可擴(kuò)展性也是MAC協(xié)議需要考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素。

3 EH-WSNs中的MAC協(xié)議分類

基于EH的MAC協(xié)議相比傳統(tǒng)電池供電的MAC協(xié)議具有很大的不同，電池供電下的MAC協(xié)議無(wú)法直接應(yīng)用到EH-WSNs中。首先，環(huán)境能量具有隨機(jī)性，只提供間歇性的能量。傳感器節(jié)點(diǎn)的能量采集速率和能源可用性都比較依賴于環(huán)境因素，無(wú)法保證處于能量采集狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)能夠按照同步調(diào)度進(jìn)行喚醒，因此多采用異步MAC協(xié)議[22-23]。其次，環(huán)境能量采集率較低，傳感器節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的能量采集以能夠進(jìn)行短時(shí)間的數(shù)據(jù)傳輸。異步MAC協(xié)議需要根據(jù)環(huán)境條件、采集率、爭(zhēng)用時(shí)間等進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整占空比，來(lái)協(xié)調(diào)能量的采集與數(shù)據(jù)傳輸。

如表1所示，異步MAC協(xié)議從初始化過(guò)程上可以分為發(fā)送端發(fā)起的MAC協(xié)議和接收端發(fā)起的MAC協(xié)議。發(fā)送端發(fā)起的協(xié)議通過(guò)發(fā)送序言來(lái)確認(rèn)接收端是否準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作，但是增加了空閑監(jiān)聽(tīng)和數(shù)據(jù)碰撞的概率。與接收端發(fā)起的MAC協(xié)議相比，接收端發(fā)起的MAC協(xié)議具有更大的優(yōu)點(diǎn)。接收端發(fā)起的MAC協(xié)議通過(guò)發(fā)送信標(biāo)通知發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)，縮短了占用信道的時(shí)間，且信標(biāo)相比序言更短，減少了空閑監(jiān)聽(tīng)和數(shù)據(jù)沖突。EH-WSNs中的MAC協(xié)議主要分為基于占空比調(diào)整的MAC協(xié)議、基于CSMA/CA的MAC協(xié)議、基于能量采集與數(shù)據(jù)傳輸平衡的MAC協(xié)議，本文中介紹了幾種比較有代表性的MAC協(xié)議。

表1 EH-WSNs中MAC協(xié)議技術(shù)分析

4 EH-WSNs中的MAC協(xié)議分析

4.1 基于占空比調(diào)整的MAC協(xié)議

2014年，Liu等人提出了一種具有能量和負(fù)載均衡的異步接收端MAC協(xié)議——LEB-MAC[24]協(xié)議。該協(xié)議中節(jié)點(diǎn)根據(jù)能量采集率、剩余能量進(jìn)行調(diào)整占空比，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量水平利用模糊控制方法來(lái)確認(rèn)合適的睡眠間隔。接收端將節(jié)點(diǎn)的喚醒時(shí)間和下一次預(yù)期喚醒時(shí)間等信息，通過(guò)信標(biāo)的形式發(fā)送給鄰居節(jié)點(diǎn)。鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)信標(biāo)和節(jié)點(diǎn)的能量水平，來(lái)同步占空比。2016年，Nguyen等人提出了一種自適應(yīng)占空比協(xié)議RFAASP[25]協(xié)議。該協(xié)議采用射頻能量采集的方式，使用兩種不同的天線進(jìn)行能量采集和數(shù)據(jù)的傳輸，來(lái)實(shí)現(xiàn)能源效率和QoS的平衡。該協(xié)議中通過(guò)計(jì)算相鄰間隔信標(biāo)的數(shù)據(jù)包數(shù)量來(lái)估計(jì)QoS參數(shù)的變化，以此來(lái)提高QoS。并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載、節(jié)點(diǎn)的剩余能量來(lái)主動(dòng)調(diào)整睡眠周期，最終降低網(wǎng)絡(luò)爭(zhēng)用，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和能源效率。2018年，Tanabe等人提出的ENRI-MAC[26]協(xié)議中根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)數(shù)量動(dòng)態(tài)調(diào)整自己的間歇間隔，在多跳的環(huán)境中可以降低節(jié)點(diǎn)的丟包率。該協(xié)議同時(shí)兼顧可擴(kuò)展性和能量中性，最后通過(guò)實(shí)景測(cè)試，相比傳統(tǒng)的間歇接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議具有更高的能量效率。2018年，Sarang等人提出了QPPD-MAC[27]協(xié)議，在動(dòng)態(tài)采集環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)根據(jù)能量的不同級(jí)別調(diào)整占空比。通過(guò)發(fā)送CCA查看介質(zhì)的狀態(tài)，以進(jìn)行協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。并且在發(fā)送端對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)定優(yōu)先級(jí)級(jí)別，提高了數(shù)據(jù)傳輸率，降低了數(shù)據(jù)沖突。傳感器節(jié)點(diǎn)定期醒來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)接收到最高級(jí)別的數(shù)據(jù)時(shí)，取消定時(shí)器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，降低了傳輸延遲。通過(guò)實(shí)景測(cè)試，在環(huán)境多變的太陽(yáng)能采集中能取得較好的性能。

在自適應(yīng)占空比協(xié)議中，都考慮到剩余能量水平和能量采集率來(lái)調(diào)整睡眠/喚醒周期。這種方式能夠根據(jù)實(shí)際的環(huán)境條件來(lái)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸工作。LEBMAC協(xié)議中，接收方通過(guò)維護(hù)發(fā)送方的調(diào)度時(shí)間表和采用優(yōu)先級(jí)機(jī)制來(lái)降低數(shù)據(jù)沖突問(wèn)題。由于接收方的喚醒調(diào)度是可以知道的，所以根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的占空比可以相互協(xié)調(diào)通信，這種方式提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。但是在初次通信時(shí)，無(wú)法獲知接收方的調(diào)度信息，可能需要等待較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行同步，會(huì)造成較長(zhǎng)的延遲。而且在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，沒(méi)有能量預(yù)測(cè)機(jī)制，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂瓶赡軙?huì)更困難一些。RF-AASP協(xié)議中，能夠根據(jù)流量模式自適應(yīng)調(diào)整充電時(shí)間，且可以通過(guò)調(diào)整信標(biāo)中的參數(shù)來(lái)提高QoS。但是該協(xié)議只是在仿真的環(huán)境中進(jìn)行的測(cè)試，沒(méi)有考慮真實(shí)的RF環(huán)境。對(duì)于射頻能量采集，需要在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試才比較合理。ENRIMAC協(xié)議中考慮了需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)數(shù)量，根據(jù)該數(shù)量來(lái)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的間歇間隔，該種方式具有更高的能量效率。在QPPD-MAC協(xié)議中，采用了類似于LEB-MAC協(xié)議中的優(yōu)先級(jí)機(jī)制。對(duì)數(shù)據(jù)包設(shè)定優(yōu)先級(jí)，具有較高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包優(yōu)先傳輸。這種方式可以降低數(shù)據(jù)等待的時(shí)間，也會(huì)減少發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的問(wèn)題。同時(shí)采用了類似于RF-AASP協(xié)議中調(diào)整占空比的方法，提高了能源效率。這兩種方法在最近的研究中多次被使用，通過(guò)最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以看出，這兩種方法都是比較合理的。最后該協(xié)議在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，從表2的性能比較中可以看出該協(xié)議取得了較好的性能（表2為分析各協(xié)議實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)得出）。

4.2 基于CSMA/CA的協(xié)議

2014年，Naderi等人提出的RF-MAC協(xié)議。RFMAC[28]協(xié)議在CSMA/CA協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)信道感知對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸和能量傳輸進(jìn)行管理，它不僅使數(shù)據(jù)傳輸中斷最小化，而且優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)的能量傳遞。根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量水平進(jìn)行優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸次序根據(jù)優(yōu)先級(jí)的次序進(jìn)行選擇，提高了網(wǎng)絡(luò)壽命。該協(xié)議通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了各因素對(duì)其效率的影響，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，具有比較高的合理性。通過(guò)對(duì)能量發(fā)射器及其頻率的聯(lián)合選擇、設(shè)置最大能量充電閾值、請(qǐng)求和授予能量以及能量感知訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)等問(wèn)題的解決，提高了能量采集率和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。2018年Lee等人提出了CSMA-MAC[29]協(xié)議，該協(xié)議采用CSMA/CA機(jī)制（基于超幀結(jié)構(gòu)）。傳感器節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，采用CSMA/CA機(jī)制進(jìn)行信道爭(zhēng)取，調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)通信。該協(xié)議中分析探討信道訪問(wèn)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)系，其中當(dāng)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)的數(shù)量越多，每個(gè)超幀的槽分配成功率就會(huì)降低。同時(shí)超幀的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，則超幀分配成功率就會(huì)越高。且該協(xié)議可以適應(yīng)數(shù)據(jù)包大小，通過(guò)分析這些關(guān)系來(lái)合理控制數(shù)據(jù)傳輸。

表2 EH-WSNs中MAC協(xié)議性能比較

多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送信標(biāo)等進(jìn)行信道獲取，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸工作。在信道獲取時(shí)往往會(huì)發(fā)生信道沖突，MAC協(xié)議中使用CSMS/CA機(jī)制進(jìn)行信道爭(zhēng)用，可以給每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)合適的機(jī)會(huì)。通過(guò)最后的性能指標(biāo)可以看出，該種方法可以獲得更好的公平性，也降低了延遲。在RF-MAC協(xié)議中，采用分布式發(fā)射機(jī)協(xié)同波束形成的思想進(jìn)行無(wú)線能量傳輸，利用不同相位的高頻信號(hào)對(duì)輸出功率進(jìn)行優(yōu)化在一定程度上能提高能源效率。但是高頻信號(hào)的時(shí)間同步很難達(dá)到，且該協(xié)議不是在射頻能量采集環(huán)境下使用的。隨著通信技術(shù)的發(fā)展與使用，射頻信號(hào)的覆蓋率會(huì)越來(lái)越廣。適合射頻采集環(huán)境的MAC協(xié)議會(huì)是很有價(jià)值的。且CSMAMAC也只是在理論的仿真上進(jìn)行的測(cè)試，實(shí)際的環(huán)境條件會(huì)更加復(fù)雜。

4.3 基于能量采集與傳輸平衡的MAC協(xié)議

EH下的傳感器節(jié)點(diǎn)往往具有較低的能量采集率，因此需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行能量的采集以足夠發(fā)送數(shù)據(jù)的消耗。往往會(huì)出現(xiàn)較低能量采集率的傳感器節(jié)點(diǎn)需要傳輸較大的數(shù)據(jù)，這種能量采集與數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟黄胶鈬?yán)重影響傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。2016年Hawa等人針對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出了S-LEARN[30]協(xié)議，該協(xié)議采取獨(dú)立、分布式的方法控制傳感器節(jié)點(diǎn)，擁有學(xué)習(xí)行為。根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的沖突，學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)的傳播規(guī)律，以此協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)在合適的時(shí)間、頻段、時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行傳輸。利用計(jì)數(shù)器感知周圍的變化來(lái)選擇合適的波段進(jìn)行能量采集，減小了能量采集和數(shù)據(jù)傳輸之間的沖突。降低了數(shù)據(jù)沖突問(wèn)題，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。2018年Kim等人提出了HE-MAC[31]協(xié)議。該協(xié)議中，傳感器節(jié)點(diǎn)先進(jìn)行能量采集然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，有效協(xié)調(diào)ET和通信在相同頻段的工作。同時(shí)改進(jìn)了分布式協(xié)調(diào)系統(tǒng)，使節(jié)點(diǎn)可以接受連續(xù)的幀傳輸，可以提高傳輸效率。并且采用了RTS/CTS來(lái)降低數(shù)據(jù)傳輸中的沖突問(wèn)題。最后利用馬爾可夫鏈模型和穩(wěn)態(tài)概率進(jìn)行性能分析，通過(guò)對(duì)RF-MAC和DOS[32]協(xié)議進(jìn)行比較，在能量采集率與網(wǎng)絡(luò)吞吐量上都取得比較好的性能。

在射頻能量采集環(huán)境中，ET和通信都在相同的頻段工作時(shí)，這就會(huì)出現(xiàn)兩者間的權(quán)衡。S-LEARN協(xié)議和HE-MAC協(xié)議都是考慮能量采集與數(shù)據(jù)傳輸而做出的改進(jìn)。在S-LEARN協(xié)議中利用自學(xué)習(xí)技術(shù)，學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)沖突時(shí)的廣播規(guī)律，來(lái)選擇合適的發(fā)送時(shí)間、頻段等信息。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)可以大大提高頻譜數(shù)量，提高頻譜的使用率。對(duì)于射頻能量采集MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)，認(rèn)知無(wú)線電的使用會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)的性能，且認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在不久的將來(lái)會(huì)獲得突破性的發(fā)展。而HEMAC通過(guò)RTS/CTS技術(shù)來(lái)降低數(shù)據(jù)沖突。從最后的性能分析中可以看出，自學(xué)習(xí)技術(shù)是可取的。

5 總結(jié)與展望

在能量采集環(huán)境下的MAC協(xié)議中，每種協(xié)議都是針對(duì)特定的能量采集環(huán)境。至今為止，沒(méi)有一種協(xié)議能夠適應(yīng)多種能量采集環(huán)境。在這特定MAC協(xié)議中，優(yōu)化能源利用率仍然是其主要的目標(biāo)，MAC協(xié)議中QoS的實(shí)現(xiàn)仍然受到很多的限制。因此，在未來(lái)MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)中還需要考慮到其他幾種因素。

首先是關(guān)于能量的預(yù)測(cè)[33-34]。不僅要知道現(xiàn)有的能量水平，也要知道短期內(nèi)將要獲得的能量水平，這樣就可以優(yōu)化協(xié)議。然后是能源消耗與數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠胶?。大多?shù)協(xié)議中使用了占空比調(diào)整和數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)機(jī)制來(lái)減少?zèng)_突和能耗問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)看出，這些方法是有效的。但另一方面，為了提高EH-WSNs網(wǎng)絡(luò)的性能，MAC協(xié)議應(yīng)該根據(jù)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際能量水平與數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量動(dòng)態(tài)改變能量獲取和傳輸?shù)臓顟B(tài)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，射頻信號(hào)的覆蓋面積越來(lái)越廣，射頻能量采集技術(shù)已被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)射頻信號(hào)為傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電會(huì)更加的便捷，射頻能量采集具有非常大的潛力。但是可用的頻段依然有限，這限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提升。在未來(lái)的MAC協(xié)議設(shè)計(jì)中，應(yīng)多考慮如何擴(kuò)大使用多頻段的信號(hào)。比如說(shuō)利用認(rèn)知無(wú)線電，可以允許次要用戶機(jī)會(huì)性地訪問(wèn)頻譜所有者未充分利用的頻譜波段[35]。最后，在能量采集MAC協(xié)議中，大多都是進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。這些仿真對(duì)一些不現(xiàn)實(shí)的假設(shè)進(jìn)行了妥協(xié)。在真實(shí)的環(huán)境下，這些協(xié)議的設(shè)計(jì)可能具有更大的挑戰(zhàn)。在未來(lái)，越來(lái)越多的物件連接到物聯(lián)網(wǎng)。WSNs作為物聯(lián)網(wǎng)浪潮中重要的一部分，用于物聯(lián)網(wǎng)中的MAC協(xié)議，兼容性是另一個(gè)比較大的挑戰(zhàn)。