物聯(lián)網(wǎng)講座(編輯修改稿)
2025-02-10 23:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 e 21 典型 MAC協(xié)議： SMAC協(xié)議 這里介紹一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的比較典型的 MAC協(xié)議，即 SMAC協(xié)議 (Sensor MAC)。這種協(xié)議是在 MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省能量需求而提出的。 SMAC協(xié)議的適用條件是傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量不大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能夠進行數(shù)據(jù)的處理和融合以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡(luò)能容忍一定程度的通信延遲。它的設(shè)計目標是提供良好的擴展性，減少節(jié)點能耗。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 22 SMAC協(xié)議 前提條件和基本思想 ? 前提條件 – 數(shù)據(jù)量少，可進行數(shù)據(jù)的處理和融合 – 節(jié)點協(xié)作完成共同的任務(wù) – 網(wǎng)絡(luò)可以容忍一定程度的通信延遲 ? 基本思想 – 周期性睡眠和監(jiān)聽 ；協(xié)商一致的睡眠調(diào)度機制（虛擬簇） – 自適應(yīng)的偵聽機制，減少信息的傳輸延遲 – 帶內(nèi)信令來減少重傳和避免監(jiān)聽不必要的數(shù)據(jù) – 消息分割和突發(fā)傳遞機制來減少控制信息的開銷和消息的傳遞延遲 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 23 （ 1）周期性偵聽和睡眠機制 SMAC協(xié)議將時間分為幀，幀長度由應(yīng)用程序決定。幀內(nèi)分監(jiān)聽工作階段和睡眠階段。監(jiān)聽 /睡眠階段的持續(xù)時間要根據(jù)應(yīng)用情況進行調(diào)整。當節(jié)點處于睡眠階段時，關(guān)閉無線電波，以節(jié)省能量。當然節(jié)點需要緩存這期間收到的數(shù)據(jù)，以便工作階段集中發(fā)送。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 24 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。如果傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署范圍較廣，可能形成眾多不同的虛擬簇，使得 SMAC協(xié)議具有良好的可擴展性。 為了適應(yīng)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。如果節(jié)點同時收到兩種不同的調(diào)度，如圖所示的處于兩個不同調(diào)度區(qū)域重合部分的節(jié)點，那么這個節(jié)點可以選擇先收到的調(diào)度，并記錄另一個調(diào)度信息。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 25 （ 2）流量自適應(yīng)偵聽機制 流量自適應(yīng)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。 如果節(jié)點在這段時間內(nèi)接收到 RTS分組，則可以立刻接收數(shù)據(jù)，無須等到下一次調(diào)度偵聽周期，從而減少了數(shù)據(jù)分組的傳輸延遲。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。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 26 （ 3）沖突和串音避免機制 為了減少沖突和避免串音， SMAC協(xié)議采用了與 MAC協(xié)議類似的虛擬和物理載波監(jiān)聽機制，以及 RTS/CTS握手交互機制。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)。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 27 （ 4）消息傳遞機制 SMAC協(xié)議采用了消息傳遞機制，可以很好地支持長消息的發(fā)送。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。 消息傳遞機制根據(jù)這一原理，將長消息分為若干個短消息，采用一次 RTS/CTS交互的握手機制預(yù)約這個長消息發(fā)送的時間，集中連續(xù)發(fā)送全部短消息。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。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 28 SMAC與 IEEE MAC協(xié)議的突發(fā)分組傳送 R T S 2 1D a t a 1 9 D a t a 1 7C T S 2 0D a t a 1…A C K 1 8 A C K 1 6 … A C K 0S M A CR T S 3D a t a 3 D a t a 3C T S 2D a t a 1…A C K 2 A C K 2 … A C K 0I E E E 8 0 2 . 1 1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 29 SMAC ? 周期性的偵聽 /睡眠的低占空比方式 ? 虛擬簇的調(diào)度方式 ? 自適應(yīng)流量的偵聽機制：通信結(jié)束繼續(xù)偵聽一段時間 ? 串音避免： RTS/CTS/DATA/ACK ? 不足：延遲受限于幀長度，不適合實時業(yè)務(wù) 周期性的偵聽、睡眠方式 虛擬簇的調(diào)度方式 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 Slide 30 ? TMAC 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 S
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