傳感器物理層及信道接入技術(shù)

1、課程目錄課程目錄 物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 1 12 2 信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)3 34 4 ZigBee ZigBee標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)前言前言 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，物理層在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，物理層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹讓?，向下直接是?shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹讓?，向下直接與傳輸介質(zhì)與傳輸介質(zhì)相連；相連； 物理層物理層協(xié)議是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)協(xié)議是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)時必須遵循的底層行互聯(lián)時必須遵循的底層協(xié)議；協(xié)議； 物理層的設(shè)計是無線傳感器網(wǎng)物理層的設(shè)計是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能的絡(luò)協(xié)議性能的決定因

2、素決定因素。 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)頻率分配頻率分配物理層設(shè)計物理層設(shè)計1.11.11.21.2 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)頻率分配頻率分配導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會產(chǎn)導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會產(chǎn)生無線電波。利用這一現(xiàn)象，生無線電波。利用這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可以將信息加載到通過調(diào)制可以將信息加載到無線電波之上。當(dāng)電波通過無線電波之上。當(dāng)電波通過空間傳播到達(dá)收信端，電波空間傳播到達(dá)收信端，電波引起的電磁場變化又會在導(dǎo)引起的電磁場變化又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，通過調(diào)制將體中產(chǎn)生電流，通過調(diào)制將信息從電流變化中提取出來，信息從電流變化中提取出來，就達(dá)到信息傳遞的目的。就達(dá)到信息傳遞的目的。 1

3、.1 1.1無線電波的定義無線電波的定義無線電波是指在自由無線電波是指在自由空間全方位傳播的射空間全方位傳播的射頻頻段的電磁波，可頻頻段的電磁波，可以很容易產(chǎn)生，也可以很容易產(chǎn)生，也可以穿透建筑物體，因以穿透建筑物體，因此被廣泛應(yīng)用于無線此被廣泛應(yīng)用于無線通信中。通信中。無線電波無線電波的的原理原理 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)頻率分配頻率分配頻 率應(yīng)用范圍330kHz海岸潛艇通信，遠(yuǎn)程距離通信，超遠(yuǎn)程距離導(dǎo)航30300kHz越洋通信，中距離通信，地下巖層通信，遠(yuǎn)距離導(dǎo)航0.33MHz船用通信，業(yè)余無線電通信，移動通信，中距離導(dǎo)航330MHz遠(yuǎn)距離短波通信，國際定點(diǎn)通信30300MHz電

4、離層散射，流星余跡通信，人造電離層通信，對空間飛行體通信，移動通信0.33GHz小容量微波中繼通信，對流層散射通信，中容量微波通信330GHz大容量微波中繼通信，數(shù)字通信，大容量微波中繼通信，衛(wèi)星通信，國際海事衛(wèi)星通信30300GHz載入大氣層時的通信，波導(dǎo)通訊 1.1 1.1 1 1中國無線電管理委員會的規(guī)定物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)頻率分配頻率分配ISMISM（Industrial- Scientific-MedicalIndustrial- Scientific-Medical）頻段是）頻段是指特別為工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)應(yīng)用而保留的指特別為工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)應(yīng)用而保留的頻率范圍。頻率范圍。I

5、SMISM頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，發(fā)射功率要求在段，發(fā)射功率要求在1W1W以下，無需任何以下，無需任何許可證。許可證。 ISM ISM頻段頻段頻 率說 明13.55315.567MHz26.95727.283MHz40.6640.70MHz433464MHz歐洲標(biāo)準(zhǔn)902928MHz美國標(biāo)準(zhǔn)2.42.5GHz全球WPAN/WLAN5.7255.875GHz全球WPAN/WLAN2424.25GHz一些常用的一些常用的ISMISM波段頻率波段頻率及說明及說明 1.1 1.1 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)頻率分配頻率分配 1.1 1.1頻段的選擇頻

6、段的選擇頻率的選擇頻率的選擇直接決定直接決定無線傳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的無線尺寸、感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的無線尺寸、電感的集成度以及節(jié)點(diǎn)電感的集成度以及節(jié)點(diǎn)功耗。功耗。對無線對無線傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)而言，必必須根據(jù)實際應(yīng)用場合來決定。須根據(jù)實際應(yīng)用場合來決定。 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)頻率分配頻率分配物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.1 1.1 1.2 1.2 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.2 1.2物理層的設(shè)計目標(biāo)物理層的設(shè)計目標(biāo)以盡可能少的能量消耗以盡可能少的能量消耗獲得較大的鏈路容量獲得較大的鏈路容量物理層需要考慮的問題物理層需要考慮的問題編碼調(diào)制技術(shù)編碼調(diào)制

7、技術(shù)通信速率通信速率通信頻段通信頻段 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)物理層設(shè)計物理層設(shè)計編碼調(diào)制技術(shù)編碼調(diào)制技術(shù)1 1常常見見的的編編碼碼調(diào)調(diào)制制技技術(shù)術(shù)窄帶調(diào)制技術(shù)窄帶調(diào)制技術(shù)擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)超寬帶超寬帶UWBUWB調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù) 1.2 1.2 1 1ASKFSKPSK跳頻跳頻(FHSS)直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻(DSSS)擴(kuò)頻通信的工作原理：在發(fā)送端將傳送的信息用偽隨機(jī)編碼(擴(kuò)頻序列Spread Sequence)調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸;接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)：與傳統(tǒng)的窄帶通信方式相比，具有抗干擾、抗噪聲、功率頻譜低、

8、具有保密性、隱蔽性和低截獲概率等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)超寬帶UWB調(diào)制技術(shù)是一種無需載波的調(diào)制技術(shù)，其超低的功耗和易于集成的特點(diǎn)非常適合短距離通信的WSN應(yīng)用，但是UWB需要較長的捕獲時間，即需要較長的前導(dǎo)碼，這將降低信號的隱蔽性，所以需要MAC層更好的協(xié)作。物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù)物理層設(shè)計物理層設(shè)計分 類 窄 帶擴(kuò) 頻UWB成 本343功 耗254低傳輸范圍和低速率354抗干擾能力154抗背景噪聲能力252同步難易度322頻譜利用率245多播能力134編碼調(diào)制技術(shù)編碼調(diào)制技術(shù)1 13 3種編碼調(diào)制技術(shù)性能比較種編碼調(diào)制技術(shù)性能比較 1.2 1.2 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理

9、層設(shè)計提高數(shù)據(jù)傳輸速率可以減少數(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率可以減少數(shù)據(jù)收發(fā)時間，對于節(jié)能有一定據(jù)收發(fā)時間，對于節(jié)能有一定的的好處；好處；但但需要同時考慮提高網(wǎng)絡(luò)速度需要同時考慮提高網(wǎng)絡(luò)速度對誤碼的影響。對誤碼的影響。通信速率通信速率2 2 1.2 1.2 1 1一般用單個比特的收發(fā)能耗來定義數(shù)據(jù)傳輸對能量的效率。比特能耗越小越好。物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理層設(shè)計通信頻率的選擇通信頻率的選擇3 3 1.2 1.2考慮到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低考慮到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本的要求，成本的要求，ISMISM波段是波段是首要的選擇首要的選擇ISMISM波段在高頻和特高頻波段在高頻和特高頻的頻率范圍上都有分

10、布，的頻率范圍上都有分布，但信號在不同的但信號在不同的頻率上頻率上傳傳播特性播特性、功率消耗功率消耗以及對以及對器件性能器件性能和和天線天線的要求的要求卻卻有有很大區(qū)別。很大區(qū)別。 頻率的選擇是影響無頻率的選擇是影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能、線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能、成本的一個重要參數(shù)成本的一個重要參數(shù). . 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.2 1.2從天線長度的角度從天線長度的角度在在ISM 13.5MHz，如果，如果采用采用/4對偶對偶天線，天線，天線長度為天線長度為5.6m，顯然要求這么長的天線，顯然要求這么長的天線很不適合小體積的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)很不適合小體積的無線傳

11、感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；對于對于ISM 2.4GHz，其，其采用采用/4對偶對偶天線，天線，天線長度為天線長度為3.1cm，這么高的頻率就可以將，這么高的頻率就可以將節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)做做得得很很小，也有利于天線的小，也有利于天線的MEMS集集成。成。 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.2 1.2從功耗的角度從功耗的角度在傳輸相同的有效距離時，載波頻率越高在傳輸相同的有效距離時，載波頻率越高消耗能量越消耗能量越多，這是因為頻率載波越高，多，這是因為頻率載波越高，對頻率合成器的要求也越高，而在射頻前對頻率合成器的要求也越高，而在射頻前端發(fā)射機(jī)中的頻率合成器是主要的功耗模端發(fā)射機(jī)中的頻率合

12、成器是主要的功耗模塊塊;根據(jù)根據(jù)自由空間無線傳輸損耗理論可以知道，自由空間無線傳輸損耗理論可以知道，波長越短其傳輸損耗越大，也就意味著高波長越短其傳輸損耗越大，也就意味著高頻率需要更大的發(fā)射功率來保證一定的傳頻率需要更大的發(fā)射功率來保證一定的傳輸距離。輸距離。 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.2 1.2從節(jié)點(diǎn)物理層集成化的角度從節(jié)點(diǎn)物理層集成化的角度雖然雖然當(dāng)前的當(dāng)前的CMOSCMOS工藝已經(jīng)成為主流，工藝已經(jīng)成為主流，但是對大電感的集成化還是一個非常但是對大電感的集成化還是一個非常大的挑戰(zhàn)，隨著深亞微米工藝的進(jìn)展，大的挑戰(zhàn)，隨著深亞微米工藝的進(jìn)展，更高的頻率更易

13、于電感的集成化設(shè)計，更高的頻率更易于電感的集成化設(shè)計，這對于未來節(jié)點(diǎn)的完全這對于未來節(jié)點(diǎn)的完全SOCSOC設(shè)計是有設(shè)計是有利的，所以頻段的選擇是一個非常慎利的，所以頻段的選擇是一個非常慎重的問題。重的問題。 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.2 1.2由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，所以針對不同由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，所以針對不同的實際應(yīng)用，應(yīng)該綜合成本、功耗、體積等因素進(jìn)行最優(yōu)選的實際應(yīng)用，應(yīng)該綜合成本、功耗、體積等因素進(jìn)行最優(yōu)選擇；擇；美國聯(lián)邦通信委員會美國聯(lián)邦通信委員會FCCFCC認(rèn)為認(rèn)為2.4GHz2.4GHz是當(dāng)前工藝條件下，將是當(dāng)

14、前工藝條件下，將功耗需求、成本、體積等折中較好的一個頻段，并且是全球功耗需求、成本、體積等折中較好的一個頻段，并且是全球的的ISMISM波段；波段；但是，這個頻段也是現(xiàn)階段不同應(yīng)用設(shè)備可能造成相互干擾但是，這個頻段也是現(xiàn)階段不同應(yīng)用設(shè)備可能造成相互干擾最嚴(yán)重的頻段：藍(lán)牙、最嚴(yán)重的頻段：藍(lán)牙、WLANWLAN、微波爐設(shè)備、無繩電話等都、微波爐設(shè)備、無繩電話等都采用該頻段的頻率。采用該頻段的頻率。 1 1物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 物理層設(shè)計物理層設(shè)計 1.2 1.2目前很多研究機(jī)構(gòu)設(shè)計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)物理層基本上目前很多研究機(jī)構(gòu)設(shè)計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)物理層基本上都是在現(xiàn)有的器件工業(yè)水平上

15、展開的，基本上采用結(jié)構(gòu)簡單都是在現(xiàn)有的器件工業(yè)水平上展開的，基本上采用結(jié)構(gòu)簡單的幅移鍵控的幅移鍵控ASKASK、頻移鍵控、頻移鍵控FSKFSK、最小頻移鍵控、最小頻移鍵控MSKMSK調(diào)制方調(diào)制方式，在頻段的選擇上也都集中在式，在頻段的選擇上也都集中在433464MHz433464MHz、902928MHz902928MHz及及2.42.5GHz2.42.5GHz的的ISMISM波段上。波段上。 1 1課程目錄課程目錄 物理層相關(guān)技術(shù)物理層相關(guān)技術(shù) 信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) ZigBee ZigBee標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 物理層相關(guān)技術(shù)物理層相

16、關(guān)技術(shù) 1 12 23 34 4信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無線信道的使用方式是由媒體無線信道的使用方式是由媒體訪問

17、訪問控制控制(MAC)(MAC)協(xié)議協(xié)議決定的決定的，為了能夠使傳感器節(jié)點(diǎn)，為了能夠使傳感器節(jié)點(diǎn)合理分配有限資源，避免眾多合理分配有限資源，避免眾多節(jié)點(diǎn)在同一時間節(jié)點(diǎn)在同一時間發(fā)射信發(fā)射信號時號時產(chǎn)生碰撞產(chǎn)生碰撞沖突，對于信道接入技術(shù)的研究也越來沖突，對于信道接入技術(shù)的研究也越來越多越多。 2.1 2.1 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述目前目前，對大多數(shù)傳感器硬件平臺而言，對大多數(shù)傳感器硬件平臺而言，無線通信模塊是無線通信模塊是傳感器節(jié)點(diǎn)能量的主要消耗者，而傳感器節(jié)點(diǎn)能量的主要消耗者，而MACMAC子層直接與物理子層直接與物理層連接

18、層連接，即，即MACMAC協(xié)議直接控制著無線射頻收發(fā)器的活動，協(xié)議直接控制著無線射頻收發(fā)器的活動，決定何時發(fā)送數(shù)據(jù)和接收決定何時發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)，所以MACMAC協(xié)議節(jié)能效率協(xié)議節(jié)能效率的好壞將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的生命周期。的好壞將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的生命周期。在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MACMAC協(xié)議時，需要著重考慮以協(xié)議時，需要著重考慮以下幾個方面：下幾個方面： 2.1 2.1 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述能源的有效性能源的有效性可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性可靠性可靠性分布式算法分布式算法性能的綜合測評性能的綜合測評 2

19、.1 2.1 2 21,無線通信是傳感器能量的主要消耗因素；2,由于目前節(jié)點(diǎn)的能量供應(yīng)問題并沒有得到很好解決，傳感器節(jié)點(diǎn)本身能量不能自動補(bǔ)充或者補(bǔ)充不足，節(jié)約能量成為傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計首要考慮的因素。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多,并且節(jié)點(diǎn)數(shù)目分布密度的變化，節(jié)點(diǎn)的位置移動、新節(jié)點(diǎn)的加入，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有動態(tài)性，需要MAC協(xié)議具有可擴(kuò)展性，以適應(yīng)這種動態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。協(xié)議的設(shè)計需要在多種性能間取得平衡，各項性能包括網(wǎng)絡(luò)的公平性、實時性、網(wǎng)絡(luò)吞吐量、帶寬利用率等方面。各性能間的平衡往往比單個性能更重要。因為一個不平衡的協(xié)議即使在某一環(huán)境下表現(xiàn)好，很可能在另一環(huán)境下就會表現(xiàn)很差。比如一

20、個協(xié)議如果太頻繁地關(guān)閉無線收發(fā)裝置來節(jié)能，不僅實時性和可靠性受到影響，包丟失引起的重傳也會反過來影響節(jié)能的效果。傳感器節(jié)點(diǎn)計算能力和存儲能力受限，需要眾多節(jié)點(diǎn)協(xié)同來完成某項應(yīng)用任務(wù)，所以MAC協(xié)議運(yùn)行分布式的算法可以更有效地避免由某些節(jié)點(diǎn)的失效造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓等現(xiàn)象發(fā)生?？煽啃园o錯誤鏈路的仔細(xì)選擇、對數(shù)據(jù)包的檢測和修復(fù)等。在無線網(wǎng)絡(luò)中，包丟失主要是由緩沖器溢出和信號干擾造成的。避免緩沖器溢出是路由和MAC協(xié)議共同擔(dān)負(fù)的責(zé)任。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述小小結(jié)結(jié)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入的研究，其無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入的研究，其關(guān)鍵關(guān)鍵就是設(shè)

21、計出優(yōu)秀的就是設(shè)計出優(yōu)秀的MACMAC協(xié)議協(xié)議。針對針對用戶不同的應(yīng)用用戶不同的應(yīng)用需求，我們將需求，我們將傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的感器網(wǎng)絡(luò)的MACMAC協(xié)議分為協(xié)議分為3 3個個大類。大類。 2.1 2.1 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述1 1 2.1 2.1基于競爭的基于競爭的MACMAC協(xié)議協(xié)議即節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時即節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時采用競爭機(jī)制，采用競爭機(jī)制，隨機(jī)地使用隨機(jī)地使用無線無線信道。信道。要求要求在設(shè)計的時候必須要考慮到如果發(fā)在設(shè)計的時候必須要考慮到如果發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，采用何種沖突避免送的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，采用何種沖突避

22、免策略來重發(fā)，直到所有重要的數(shù)據(jù)都能策略來重發(fā)，直到所有重要的數(shù)據(jù)都能成功發(fā)送出去。成功發(fā)送出去。 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述2 2 2.1 2.1基于固定分配的基于固定分配的MACMAC協(xié)議協(xié)議即節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻和持續(xù)時間是按即節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻和持續(xù)時間是按照協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，照協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，這樣就這樣就避免避免了沖突，不需要擔(dān)心數(shù)據(jù)在信道中發(fā)生了沖突，不需要擔(dān)心數(shù)據(jù)在信道中發(fā)生碰撞所造成的丟包問題。目前比較成熟碰撞所造成的丟包問題。目前比較成熟的機(jī)制是時分復(fù)用（的機(jī)制是時分復(fù)用（TDMATDMA）。）。 2

23、2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述3 3 2.1 2.1基于按需分配的基于按需分配的MACMAC協(xié)議協(xié)議即根據(jù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所承擔(dān)數(shù)據(jù)量的大即根據(jù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所承擔(dān)數(shù)據(jù)量的大小來決定其占用信道的時間，目前主要小來決定其占用信道的時間，目前主要有點(diǎn)協(xié)調(diào)和無線令牌環(huán)控制協(xié)議兩種方有點(diǎn)協(xié)調(diào)和無線令牌環(huán)控制協(xié)議兩種方式。式。 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技

24、術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的MAC協(xié)議嘗試通過使各傳感器節(jié)點(diǎn)以最小復(fù)雜度、獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)算的策略來保存能量。 其基本思想是：傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，以某種競爭機(jī)制訪問無線信道；如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。 最典型的基于競爭的隨機(jī)訪問MAC協(xié)議是載波偵聽多路訪問CSMA。IEEE802.11 MAC協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式，采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/ CA)

25、協(xié)議,目前大部分基于競爭的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是在此基礎(chǔ)上的改進(jìn)。 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)概述概述0 0 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)IEEE 802.11 MAC協(xié)議協(xié)議 1 1 IEEE 802.11 MACIEEE 802.11 MAC協(xié)議協(xié)議有有點(diǎn)點(diǎn)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)(PCF)(PCF)和和分布式協(xié)調(diào)分布式協(xié)調(diào)(DCF)(DCF)兩種兩種訪問控制方式。訪問控制方式。適用范圍適用范圍：PCFPCF通過訪問接入點(diǎn)來協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)，通過設(shè)置好通過訪問接入點(diǎn)來協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)，通過設(shè)置好的一定的一定間隔時間，查詢

26、間隔時間，查詢當(dāng)前哪些節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送的當(dāng)前哪些節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送的請求。請求。 PCFPCF是一種是一種基于優(yōu)先級的無競爭訪問基于優(yōu)先級的無競爭訪問，顯然，顯然CSMA/CACSMA/CA協(xié)議協(xié)議不會采用此種控制方式；不會采用此種控制方式；DCFDCF是通過是通過物理載波偵聽物理載波偵聽和和虛擬載波偵聽虛擬載波偵聽來確定無線信道來確定無線信道的狀態(tài)，其中物理載波偵聽由物理層提供，而虛擬載波偵的狀態(tài)，其中物理載波偵聽由物理層提供，而虛擬載波偵聽由聽由MACMAC層提供。層提供。 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)IEEE 802.11 MAC

27、協(xié)議協(xié)議 1 1圖1 CSMA/CA中的虛擬載波偵聽 2.2 2.2 2 2 請求幀，含NAV字段 清除幀，含NAV字段網(wǎng)絡(luò)分配矢量網(wǎng)絡(luò)分配矢量信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)S-MAC協(xié)議協(xié)議 2 2 S-MAC S-MAC是在是在IEEE802.11IEEE802.11協(xié)議的基礎(chǔ)上針對傳感器協(xié)議的基礎(chǔ)上針對傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)省能量的需求設(shè)計的。網(wǎng)絡(luò)節(jié)省能量的需求設(shè)計的。 為了降低由于碰撞重傳、串音、空閑偵聽和控制為了降低由于碰撞重傳、串音、空閑偵聽和控制消息可能造成的能量消耗，消息可能造成的能量消耗，S-MACS-MAC采用以下機(jī)制：采用以下機(jī)制： 2.2 2

28、.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)S-MAC協(xié)議協(xié)議 2 2S-MACS-MAC協(xié)議采用以下協(xié)議采用以下機(jī)制機(jī)制: : S-MAC S-MAC協(xié)議引入了周期性偵聽協(xié)議引入了周期性偵聽/ /睡眠的低占空比機(jī)睡眠的低占空比機(jī)制，通過控制節(jié)點(diǎn)的睡眠降低能量消耗。制，通過控制節(jié)點(diǎn)的睡眠降低能量消耗。 S-MAC S-MAC協(xié)議沿用協(xié)議沿用IEEE802.11IEEE802.11的的RTS/CTSRTS/CTS機(jī)制降低碰機(jī)制降低碰撞幾率。撞幾率。 通過網(wǎng)絡(luò)分配矢量避免串音現(xiàn)象。通過網(wǎng)絡(luò)分配矢量避免串音現(xiàn)象。 將長消息分割為將長消息分割為若干短消息若干短消息并

29、集中突發(fā)傳送，減少并集中突發(fā)傳送，減少協(xié)議控制消息的開銷。協(xié)議控制消息的開銷。 S-MACS-MAC協(xié)議將時間分為若干幀，每幀包括同步階段、協(xié)議將時間分為若干幀，每幀包括同步階段、活動階段和睡眠階段?；顒与A段和睡眠階段。 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)S-MAC協(xié)議協(xié)議 2 2圖圖2 2 S-MACS-MAC協(xié)議的基本機(jī)制協(xié)議的基本機(jī)制 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)S-MAC協(xié)議協(xié)議 2 2優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) : : 實現(xiàn)簡單，減少了空閑監(jiān)聽時間，避免了傳實現(xiàn)簡單，減少了空閑監(jiān)聽時

30、間，避免了傳輸碰撞和串音現(xiàn)象，減少了協(xié)議控制開銷，節(jié)省了輸碰撞和串音現(xiàn)象，減少了協(xié)議控制開銷，節(jié)省了能量開銷能量開銷 。缺點(diǎn)：由于周期性睡眠的原因，缺點(diǎn)：由于周期性睡眠的原因，S-MAC協(xié)議數(shù)據(jù)的協(xié)議數(shù)據(jù)的延遲較大，在不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下，尤其是負(fù)載波動延遲較大，在不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下，尤其是負(fù)載波動劇烈的情況下算法的效率將降低。劇烈的情況下算法的效率將降低。 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)S-MAC協(xié)議協(xié)議 2 2S-MACS-MAC協(xié)議實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)如下協(xié)議實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)如下 ：（1 1）數(shù)據(jù)包的嵌套結(jié)構(gòu)）數(shù)據(jù)包的嵌套結(jié)構(gòu) （2 2）堆

31、棧結(jié)構(gòu)和功能）堆棧結(jié)構(gòu)和功能（3 3）選擇和維護(hù)調(diào)度表）選擇和維護(hù)調(diào)度表（4 4）時間同步）時間同步（5 5）帶沖突避免的載波偵聽多路訪問）帶沖突避免的載波偵聽多路訪問（6 6）網(wǎng)絡(luò)分配矢量）網(wǎng)絡(luò)分配矢量 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)T-MAC協(xié)議協(xié)議 3 3圖3 T-MAC協(xié)議的基本機(jī)制 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)T-MAC協(xié)議協(xié)議 3 3圖4 T-MAC中基本的數(shù)據(jù)交換 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)

32、T-MAC協(xié)議協(xié)議 3 3T-MAC協(xié)議提出了兩種方法解決早睡問題。第一種稱為未來請求發(fā)送（FRTS）,還有一種解決早睡問題的方法稱作滿緩沖區(qū)優(yōu)先（Full Buffer Priority）。圖5 T-MAC中早睡問題的兩種解決方案 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)SiftSift協(xié)議協(xié)議 4 4設(shè)計目標(biāo)對于檢測到事件的對于檢測到事件的N N個節(jié)點(diǎn)，使其中個節(jié)點(diǎn)，使其中R R個個節(jié)點(diǎn)能在最短的時間內(nèi)無沖突成功發(fā)送節(jié)點(diǎn)能在最短的時間內(nèi)無沖突成功發(fā)送出事件監(jiān)測消息，而抑制剩余出事件監(jiān)測消息，而抑制剩余N-RN-R個節(jié)點(diǎn)個節(jié)點(diǎn)的消息發(fā)送。的

33、消息發(fā)送。 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)SiftSift協(xié)議協(xié)議 4 4工作原理SiftSift協(xié)議使用了協(xié)議使用了CWCW（競爭窗口長度）值固定（競爭窗口長度）值固定的窗口，的窗口，選擇合適的選擇合適的發(fā)送概率分布發(fā)送概率分布，為不同的時隙在整個競，為不同的時隙在整個競爭節(jié)點(diǎn)集中篩選出一個發(fā)送節(jié)點(diǎn)。爭節(jié)點(diǎn)集中篩選出一個發(fā)送節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)選擇在第節(jié)點(diǎn)選擇在第r r個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的概率個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的概率P Pr r為：為： r=1,CW r=1,CW (1)1 CWrrCWP 2.2 2.2 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的

34、信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù) 2.2 2.2基于競爭的基于競爭的MACMAC協(xié)議的顯著協(xié)議的顯著優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是是簡明性和可擴(kuò)展性。簡明性和可擴(kuò)展性。簡明性：簡明性：由于無須維護(hù)和共享狀態(tài)，基于競爭的由于無須維護(hù)和共享狀態(tài)，基于競爭的MACMAC協(xié)議將消耗協(xié)議將消耗更少的處理資源，占用更小的內(nèi)存空間，減少傳感器節(jié)更少的處理資源，占用更小的內(nèi)存空間，減少傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)報的數(shù)量。點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)報的數(shù)量?？煽蓴U(kuò)展性：擴(kuò)展性：由于無須獲得當(dāng)前由于無須獲得當(dāng)前的調(diào)度表的調(diào)度表或者加入其它傳感器節(jié)點(diǎn)組，或者加入其它傳感器節(jié)點(diǎn)組，通過調(diào)遣或通過調(diào)遣或移動的方式，新的傳感器節(jié)點(diǎn)可以更加迅速移動的方式，新的傳感

35、器節(jié)點(diǎn)可以更加迅速地添加到一個網(wǎng)絡(luò)中地添加到一個網(wǎng)絡(luò)中。 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù) 2.2 2.2缺點(diǎn)缺點(diǎn)：由于沒有像基于預(yù)約的：由于沒有像基于預(yù)約的MACMAC協(xié)議那樣使用某種機(jī)協(xié)議那樣使用某種機(jī)制對信道利用情況進(jìn)行均衡，所以制對信道利用情況進(jìn)行均衡，所以公平性公平性就成為它的一就成為它的一個問題個問題。 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù) 無線傳

36、感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)TDMATDMA技術(shù)技術(shù)CDMACDMA技術(shù)技術(shù)FDMAFDMA技術(shù)技術(shù)SDMASDMA技術(shù)技術(shù)相比隨機(jī)競爭接入機(jī)制，時分復(fù)用相比隨機(jī)競爭接入機(jī)制，時分復(fù)用方式的方式的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：更能節(jié)省能量，因為：更能節(jié)省能量，因為省去了競爭機(jī)制的碰撞重傳問題省去了競爭機(jī)制的碰撞重傳問題；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：它需要嚴(yán)格的時間同步，并：它需要嚴(yán)格的時間同步，并且通常用在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變的網(wǎng)絡(luò)，且通

37、常用在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變的網(wǎng)絡(luò)，它不能很好地處理傳感器節(jié)點(diǎn)移動它不能很好地處理傳感器節(jié)點(diǎn)移動和節(jié)點(diǎn)失效的情況，因此在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)和節(jié)點(diǎn)失效的情況，因此在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性方面存在嚴(yán)重不足。展性方面存在嚴(yán)重不足。 2.3 2.3 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)基于TDMATDMA的傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議: 2.3 2.3（1 1）DEANADEANA協(xié)議協(xié)議（2 2）TRAMATRAMA協(xié)議協(xié)議（3 3）DMACDMAC協(xié)議協(xié)議 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) 2.3 2.3（1 1）DEANADEANA協(xié)議協(xié)

38、議 2 2分布式能量感知節(jié)點(diǎn)活動協(xié)議分布式能量感知節(jié)點(diǎn)活動協(xié)議 - Distributed Energy-Aware Node Activation優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：繼承了TDMA類協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，如無沖突丟包以及無競爭機(jī)制及其額外的開銷。通過對節(jié)點(diǎn)能源細(xì)粒度的控制，節(jié)省關(guān)鍵路徑上節(jié)點(diǎn)的能源，從而延長了整個網(wǎng)絡(luò)的生命周期。傳感器節(jié)點(diǎn)只在自己占有時槽且無傳輸時，才能進(jìn)入睡眠；額外的區(qū)域選舉程序就算不增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，發(fā)包與收包也會消耗節(jié)點(diǎn)能量。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) 2.3 2.3（2 2） TRAMATRAMA協(xié)議協(xié)議 2 2流量自適應(yīng)介質(zhì)訪問協(xié)議

39、流量自適應(yīng)介質(zhì)訪問協(xié)議 - Traffic Adaptive Medium Access是一種能源高效、無收發(fā)沖突的無線傳感器基于時槽(slot)的MAC協(xié)議特點(diǎn)：特點(diǎn)：根據(jù)各個節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況協(xié)商預(yù)約時槽，可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的流量；避免了無消息發(fā)送的節(jié)點(diǎn)占用時槽；可以保證公平性，接收節(jié)點(diǎn)不會碰到收發(fā)沖突的情況；節(jié)能效果明顯、吞吐量更高。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) 2.3 2.3（3 3） DMAC DMAC協(xié)議協(xié)議 2 2Data-gathering MAC針對S-MAC和T-MAC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)停頓問題而提出。特點(diǎn)：特點(diǎn)：需要節(jié)點(diǎn)間嚴(yán)格的時間同步；實

40、現(xiàn)復(fù)雜，許多細(xì)節(jié)需要進(jìn)一步深入研究。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) CDMACDMA技術(shù)技術(shù) 2.3 2.3 2 2基于基于CDMA方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議主要采用了協(xié)議主要采用了CDMA的偽隨的偽隨機(jī)碼分配算法，每個無線傳感器節(jié)點(diǎn)與其所有兩跳距離內(nèi)節(jié)點(diǎn)所分配的機(jī)碼分配算法，每個無線傳感器節(jié)點(diǎn)與其所有兩跳距離內(nèi)節(jié)點(diǎn)所分配的偽隨機(jī)碼都是兩兩正交的。通過這種方式來避免節(jié)點(diǎn)之間無線通信的相偽隨機(jī)碼都是兩兩正交的。通過這種方式來避免節(jié)點(diǎn)之間無線通信的相互干擾。互干擾。為了實現(xiàn)這種編碼分配，需要在網(wǎng)絡(luò)中建立一個公共的信道，所有節(jié)點(diǎn)

41、為了實現(xiàn)這種編碼分配，需要在網(wǎng)絡(luò)中建立一個公共的信道，所有節(jié)點(diǎn)通過公共信道獲取其他節(jié)點(diǎn)的偽隨機(jī)碼，調(diào)整和發(fā)布自己的偽隨機(jī)碼。通過公共信道獲取其他節(jié)點(diǎn)的偽隨機(jī)碼，調(diào)整和發(fā)布自己的偽隨機(jī)碼。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) CDMACDMA技術(shù)技術(shù) 2.3 2.3 2 2傳統(tǒng)的無線信道中的傳統(tǒng)的無線信道中的CDMA技術(shù)，并不是用在能量有限的技術(shù)，并不是用在能量有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)中就都是圍繞著將傳感器網(wǎng)絡(luò)中就都是圍繞著將CDMA 和其他技術(shù)相結(jié)合的和其他技術(shù)相結(jié)合的方式。方式。如與如與CSMA/CA相結(jié)合相結(jié)合研究發(fā)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)大部分的能量都用于信道偵聽，

42、并不研究發(fā)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)大部分的能量都用于信道偵聽，并不是用在數(shù)據(jù)傳輸上。是用在數(shù)據(jù)傳輸上。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) CDMACDMA技術(shù)技術(shù)圖圖9 9 向一個睡眠節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的信號時序過程向一個睡眠節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的信號時序過程 2.3 2.3 2 21、喚醒收發(fā)模塊；2、通過鏈路偵聽模塊發(fā)送一個喚醒信號喚醒接收者；3、然后再通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊傳輸消息。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) FDMA FDMA技術(shù)技術(shù)為了充分利用信道的帶寬為了充分利用信道的帶寬，提出，提出了信道的了信道的頻分頻分多址多址(

43、 (Frequency Division Multiple Access, FDMAFrequency Division Multiple Access, FDMA) )的的概念概念。最大優(yōu)點(diǎn)最大優(yōu)點(diǎn): : 信道信道復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，分路復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，分路也很方便。也很方便。主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn): : 設(shè)備設(shè)備生產(chǎn)比較復(fù)雜，會因濾波器件特性不生產(chǎn)比較復(fù)雜，會因濾波器件特性不夠理想和信道內(nèi)存在非線性而產(chǎn)生路間干擾。夠理想和信道內(nèi)存在非線性而產(chǎn)生路間干擾。 2.3 2.3 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù) SDMA SDMA技

44、術(shù)技術(shù)空分多址空分多址(Space Division Multiple Access, SDMA(Space Division Multiple Access, SDMA) )是是一種信道一種信道增容的方式，可以實現(xiàn)頻率的重復(fù)使用，充分利用頻率資增容的方式，可以實現(xiàn)頻率的重復(fù)使用，充分利用頻率資源。空分多址還可以和其他多址方式相互兼容，從而實現(xiàn)源。空分多址還可以和其他多址方式相互兼容，從而實現(xiàn)組合的多址技術(shù)。組合的多址技術(shù)。在由中國提出的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)在由中國提出的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMATD-SCDMA中就應(yīng)用中就應(yīng)用了了SDMASDMA技術(shù)；此外在技術(shù)；此外在衛(wèi)星通信、光纖通

45、信中也提出衛(wèi)星通信、光纖通信中也提出應(yīng)用應(yīng)用SDMASDMA。 2.3 2.3 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)概述基于競爭的信道接入技術(shù)基于競爭的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)基于固定分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道接入技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2 2信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 按需分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù)1 1PCFPCF方式方式圖圖10 10 IEEE 802

46、.11 MACIEEE 802.11 MAC層協(xié)議結(jié)構(gòu)層協(xié)議結(jié)構(gòu) 2.4 2.4 2 2競競D C F 為 主 要 的 媒 體 訪 問 控 制 方 式 ， 以CSMA/CA為主，以RTS/CTS為輔。PCF方式下，網(wǎng)絡(luò)中心接入點(diǎn)輪詢各個工作站實現(xiàn)挺協(xié)調(diào)由于在無線信道中難以檢測到信號之間的沖突，所以引入了退避機(jī)制作為降低錯誤率的辦法。PCF具有較小的延遲，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量最佳化，更好地支持無競爭的限時業(yè)務(wù)，如語音、視頻或多媒體業(yè)務(wù)等。信道接入技術(shù)信道接入技術(shù) 按需分配的信道接入技術(shù)按需分配的信道接入技術(shù)2 2WTRPWTRP方式方式 2.4 2.4 2 2無線令牌環(huán)（無線令牌環(huán)（Wireless Token Ring Protocol, WTRP),Wireless Token Ring Protocol, WTRP),是是基于基于