物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)-無線傳感網(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） ? 當要發(fā)送幀的設備偵聽到線路忙或發(fā)生沖突時，會持續(xù)偵聽；若發(fā)現(xiàn)不忙，則根據(jù)一個事先指定的概率 p來決定是發(fā)送幀還是繼續(xù)偵聽（以 p的概率發(fā)送， 1p的概率繼續(xù)偵聽）；此種策略可以達到一定的平衡，但對于參數(shù) p的配置會涉及比較復雜的考量。 CSMA/CA協(xié)議主要使用兩種方法來避免碰撞： 設備欲發(fā)送幀 ， 且偵聽到信道空閑時 ， 維持一段時間后 ， 再等待一段隨機的時間依然空閑時 ， 才提交數(shù)據(jù) 。同時由于 RTS幀與 CTS幀都很小 ， 讓傳送的無效開銷變小 。 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)和點協(xié)調(diào)功能 (Point Coordination Function， PCF)兩種訪問控制方式，其中 DCF方式是 IEEE 訪問控制方式。 （ 2） PIFS (PCF IFS)： PCF方式下節(jié)點使用的幀間間隔。如果信道忙，則站點始終偵聽信道，直到信道的空閑時間超過 DIFS。在退避狀態(tài)下，只有當檢測到信道空閑時才進行計時。在主動確認機制中，當目標節(jié)點收到一個發(fā)送給它的有效數(shù)據(jù)幀 (DATA)時，必須向源節(jié)點發(fā)送一個應答幀 (ACK)，確認數(shù)據(jù)已被正確接收到。這種協(xié)議是在 MAC協(xié)議的基礎上，針對傳感器網(wǎng)絡的節(jié)省能量需求而提出的。幀內(nèi)分監(jiān)聽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)點形成一個所謂的虛擬簇，邊界節(jié)點記錄兩個或多個調(diào)度。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 2）流量自適應偵聽機制 流量自適應偵聽機制的基本思想是在一次通信過程中，通信節(jié)點的鄰居在通信結(jié)束后不立即進入睡眠狀態(tài)，而是保持偵聽一段時間。兩者的區(qū)別在于當鄰居節(jié)點處于通信過程時，執(zhí)行 SMAC協(xié)議的節(jié)點進入睡眠狀態(tài)。這樣既可以減少控制報文的開銷，又可以提高消息發(fā)送的成功率。為了強調(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)控和檢測的應用問題中，通信流量主要是查詢節(jié)點和傳感器探測節(jié)點之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，同時傳感器探測節(jié)點的采集信息通常要進行數(shù)據(jù)融合，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)與路由協(xié)議的設計相結(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)絡的某些應用對通信的服務質(zhì)量有較高要求，可能在可靠性和實時性等方面有特別要求。 擴散節(jié)點通過興趣信息發(fā)出查詢?nèi)蝿?，采用洪泛方式傳播興趣信息到整個區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有傳感器節(jié)點。興趣消息中含有任務類型、目標區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時間戳等參數(shù)。 由于可能從多個鄰居節(jié)點收到興趣消息，節(jié)點向多個鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點可能收到經(jīng)過多個路徑的相同數(shù)據(jù)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 演講完畢，謝謝觀看！ 。興趣擴散階段是為了建立源節(jié)點到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸路徑，數(shù)據(jù)源節(jié)點以較低速率來采集和發(fā)送數(shù)據(jù)，我們稱這個階段建立的梯度為探測梯度。每個興趣可能對應多個鄰居節(jié)點，每個鄰居節(jié)點對應一個梯度信息。 在興趣信息的傳播過程中，協(xié)議將逐跳地在每個傳感器節(jié)點上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸梯度，傳感器探測節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方向傳送給匯聚節(jié)點。但傳感器網(wǎng)絡的無線鏈路穩(wěn)定性一般難以保證，通信信道質(zhì)量比較低，網(wǎng)絡拓撲變化頻繁，要滿足用戶的某些方面的服務質(zhì)量指標，需要考慮可靠的路由協(xié)議設計技術(shù)。在這類與坐標位置有關(guān)的應用問題中，通常需要知道目的節(jié)點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、戰(zhàn)場評估等應用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)。 路由協(xié)議負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點，它包括兩個功能： ①尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(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)。由于無線信道的傳輸差錯與消息長度成正比，短消息傳輸成功的概率要大于長消息。如果在這段時間內(nèi)沒有接收到 RTS分組，則轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)直到下一次調(diào)度偵聽周期。 為了適應新加入節(jié)點，每個節(jié)點要定期廣播自己的調(diào)度信息，使新節(jié)點可以與已經(jīng)存在的相鄰節(jié)點保持同步。當節(jié)點處于睡眠階段時，關(guān)閉無線電波，以節(jié)省能量。它的設計目標是提供良好的擴展性，減少節(jié)點能耗。主動確認機制只能用于有明確目標地址的幀，不能用于組播和廣播報文傳輸。當多個節(jié)點推遲且進入隨機退避時，利用隨機函數(shù)選擇最小退避時間的節(jié)點作為競爭優(yōu)勝者。 當 信 道 空 閑 時 間 大 于D I F 時 使 用 信 道D I F SP I F SS I F S信 道 忙競 爭 窗 口退 避 窗 口 下 一 幀時 間 槽時 間D I F S推 遲 發(fā) 送集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 隨機退避時間按下面公式進行計算： 退避時間 =Random() aSlottime 其中， Random()是在競爭窗口 [0， CW]內(nèi)均勻分布的偽隨機整數(shù)； CW是整數(shù)隨機數(shù)，它的數(shù)值位于標準規(guī)定的aCWmin和 aCWmax之間； aSlottime是一個時槽時間，包括發(fā)射啟動時間、介質(zhì)傳播時延、檢測信道的響應時間等。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 根據(jù) CSMA/CA協(xié)議，當節(jié)點要傳輸一個分組時，它首先偵聽信道狀態(tài)。物理載波偵聽由物理層提供，虛擬載波偵聽由 MAC層提供。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 在 IEEE MAC協(xié)議基礎上，人們設計出適用于傳感器網(wǎng)絡的多種 MAC協(xié)議。 RTSCTS握手 （ handshake） ：設備欲發(fā)送幀前 ， 先發(fā)送一個很小的 RTS（ Request to Send） 幀給目標端 ， 等待目標端回應 CTS（ Clear to Send）幀后 ， 才開始傳送 。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 CSMA/CA 載波偵聽多路訪問／沖突避免 （ Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance， CSMA/CA） 此種方案采用主動避免碰撞而非被動偵測的方式來解決沖突問題 。 ? 1持續(xù) CSMA（ 1persistent
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