物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)-無(wú)線傳感網(wǎng)-第二課-徐憲清74(文件)
【正文】 議的典型代表。 ? p持續(xù) CSMA（ ppersistent CSMA） ? 當(dāng)要發(fā)送幀的設(shè)備偵聽(tīng)到線路忙或發(fā)生沖突時(shí)，會(huì)持續(xù)偵聽(tīng)；若發(fā)現(xiàn)不忙，則根據(jù)一個(gè)事先指定的概率 p來(lái)決定是發(fā)送幀還是繼續(xù)偵聽(tīng)（以 p的概率發(fā)送， 1p的概率繼續(xù)偵聽(tīng)）；此種策略可以達(dá)到一定的平衡，但對(duì)于參數(shù) p的配置會(huì)涉及比較復(fù)雜的考量。 CSMA/CA協(xié)議主要使用兩種方法來(lái)避免碰撞： 設(shè)備欲發(fā)送幀 ， 且偵聽(tīng)到信道空閑時(shí) ， 維持一段時(shí)間后 ， 再等待一段隨機(jī)的時(shí)間依然空閑時(shí) ， 才提交數(shù)據(jù) 。同時(shí)由于 RTS幀與 CTS幀都很小 ， 讓傳送的無(wú)效開(kāi)銷變小 。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 IEEE MAC協(xié)議 IEEE MAC協(xié)議分為分布式協(xié)調(diào)功能(Distributed Coordination Function, DCF)和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 (Point Coordination Function， PCF)兩種訪問(wèn)控制方式，其中 DCF方式是 IEEE 訪問(wèn)控制方式。 （ 2） PIFS (PCF IFS)： PCF方式下節(jié)點(diǎn)使用的幀間間隔。如果信道忙，則站點(diǎn)始終偵聽(tīng)信道，直到信道的空閑時(shí)間超過(guò) DIFS。在退避狀態(tài)下，只有當(dāng)檢測(cè)到信道空閑時(shí)才進(jìn)行計(jì)時(shí)。在主動(dòng)確認(rèn)機(jī)制中，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)發(fā)送給它的有效數(shù)據(jù)幀 (DATA)時(shí)，必須向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答幀 (ACK)，確認(rèn)數(shù)據(jù)已被正確接收到。這種協(xié)議是在 MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省能量需求而提出的。幀內(nèi)分監(jiān)聽(tīng)工作階段和睡眠階段。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 具有相同調(diào)度的節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)所謂的虛擬簇，邊界節(jié)點(diǎn)記錄兩個(gè)或多個(gè)調(diào)度。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 2）流量自適應(yīng)偵聽(tīng)機(jī)制 流量自適應(yīng)偵聽(tīng)機(jī)制的基本思想是在一次通信過(guò)程中，通信節(jié)點(diǎn)的鄰居在通信結(jié)束后不立即進(jìn)入睡眠狀態(tài)，而是保持偵聽(tīng)一段時(shí)間。兩者的區(qū)別在于當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)處于通信過(guò)程時(shí)，執(zhí)行 SMAC協(xié)議的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這樣既可以減少控制報(bào)文的開(kāi)銷，又可以提高消息發(fā)送的成功率。為了強(qiáng)調(diào)高效利用能量的重要性，這里將它們劃分為能量感知路由協(xié)議。在這類監(jiān)控和檢測(cè)的應(yīng)用問(wèn)題中，通信流量主要是查詢節(jié)點(diǎn)和傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)的采集信息通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過(guò)減少通信流量來(lái)節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)與路由協(xié)議的設(shè)計(jì)相結(jié)合。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 4）可靠的路由協(xié)議 傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量有較高要求，可能在可靠性和實(shí)時(shí)性等方面有特別要求。 擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)通過(guò)興趣信息發(fā)出查詢?nèi)蝿?wù)，采用洪泛方式傳播興趣信息到整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有傳感器節(jié)點(diǎn)。興趣消息中含有任務(wù)類型、目標(biāo)區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時(shí)間戳等參數(shù)。 由于可能從多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)收到興趣消息，節(jié)點(diǎn)向多個(gè)鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點(diǎn)可能收到經(jīng)過(guò)多個(gè)路徑的相同數(shù)據(jù)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 演講完畢，謝謝觀看！ 。興趣擴(kuò)散階段是為了建立源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸路徑，數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)以較低速率來(lái)采集和發(fā)送數(shù)據(jù)，我們稱這個(gè)階段建立的梯度為探測(cè)梯度。每個(gè)興趣可能對(duì)應(yīng)多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)梯度信息。 在興趣信息的傳播過(guò)程中，協(xié)議將逐跳地在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸梯度，傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方向傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)。但傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線鏈路穩(wěn)定性一般難以保證，通信信道質(zhì)量比較低，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁，要滿足用戶的某些方面的服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)，需要考慮可靠的路由協(xié)議設(shè)計(jì)技術(shù)。在這類與坐標(biāo)位置有關(guān)的應(yīng)用問(wèn)題中，通常需要知道目的節(jié)點(diǎn)的精確或者大致地理位置。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 2）基于查詢的路由協(xié)議 在諸如環(huán)境檢測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估等應(yīng)用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)。 路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，它包括兩個(gè)功能： ①尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑； ②將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。由于無(wú)線信道的傳輸差錯(cuò)與消息長(zhǎng)度成正比，短消息傳輸成功的概率要大于長(zhǎng)消息。如果在這段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到 RTS分組，則轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)直到下一次調(diào)度偵聽(tīng)周期。 為了適應(yīng)新加入節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)要定期廣播自己的調(diào)度信息，使新節(jié)點(diǎn)可以與已經(jīng)存在的相鄰節(jié)點(diǎn)保持同步。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于睡眠階段時(shí)，關(guān)閉無(wú)線電波，以節(jié)省能量。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供良好的擴(kuò)展性，減少節(jié)點(diǎn)能耗。主動(dòng)確認(rèn)機(jī)制只能用于有明確目標(biāo)地址的幀，不能用于組播和廣播報(bào)文傳輸。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)推遲且進(jìn)入隨機(jī)退避時(shí)，利用隨機(jī)函數(shù)選擇最小退避時(shí)間的節(jié)點(diǎn)作為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勝者。 當(dāng) 信 道 空 閑 時(shí) 間 大 于D I F 時(shí) 使 用 信 道D I F SP I F SS I F S信 道 忙競(jìng) 爭(zhēng) 窗 口退 避 窗 口 下 一 幀時(shí) 間 槽時(shí) 間D I F S推 遲 發(fā) 送集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 隨機(jī)退避時(shí)間按下面公式進(jìn)行計(jì)算： 退避時(shí)間 =Random() aSlottime 其中， Random()是在競(jìng)爭(zhēng)窗口 [0， CW]內(nèi)均勻分布的偽隨機(jī)整數(shù)； CW是整數(shù)隨機(jī)數(shù)，它的數(shù)值位于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的aCWmin和 aCWmax之間； aSlottime是一個(gè)時(shí)槽時(shí)間，包括發(fā)射啟動(dòng)時(shí)間、介質(zhì)傳播時(shí)延、檢測(cè)信道的響應(yīng)時(shí)間等。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 根據(jù) CSMA/CA協(xié)議，當(dāng)節(jié)點(diǎn)要傳輸一個(gè)分組時(shí)，它首先偵聽(tīng)信道狀態(tài)。物理載波偵聽(tīng)由物理層提供，虛擬載波偵聽(tīng)由 MAC層提供。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 在 IEEE MAC協(xié)議基礎(chǔ)上，人們?cè)O(shè)計(jì)出適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的多種 MAC協(xié)議。 RTSCTS握手 （ handshake） ：設(shè)備欲發(fā)送幀前 ， 先發(fā)送一個(gè)很小的 RTS（ Request to Send） 幀給目標(biāo)端 ， 等待目標(biāo)端回應(yīng) CTS（ Clear to Send）幀后 ， 才開(kāi)始傳送 。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 CSMA/CA 載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)／沖突避免 （ Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance， CSMA/CA） 此種方案采用主動(dòng)避免碰撞而非被動(dòng)偵測(cè)的方式來(lái)解決沖突問(wèn)題 。 ? 1持續(xù) CSMA（ 1persistent
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