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基于CSMA -CA協定的無線星型網絡的應用案例介紹

1、CSMA/CA特點

在無線網絡通信中,一種被稱為CSMA/CA的協定解決了上訴資料沖突問題,CSMA(Carrier Sense Multiple Access),中文為沖突避免的載波偵聽多路通路,具體工作方式為,發送資料前,先檢測到信道狀态,等到信道空閑後,再等待一段時間後,再次檢測信道是否空閑,如果還是空閑,那麼立刻發送資料,否則,随機退避一定時間,等時間到期後,再次發送檢測。通過這種方式來確定每個節點發送資料前目前信道處于空閑以保證資料傳輸的可靠性,其中退避的時間采用進階二進制算法來擷取,充分保證退避時間的合理性。二進制指數類型退避算法過程如下:

1)、确定基本退避時間,一般為端到端的往返時間為2t,2t也成為沖突視窗或争用期。

2)、定義參數k,k與沖突次數有關,規定k不能超過10,k=Min[沖突次數,10]。在沖突次數大于10,小于16時,k不再增大,一直取值為10。

3)、從離散的整數集合[0,1,2,……,(2^k-1)]中随機的取出一個數r,等待的時延為r倍的基本退避時間,即退避時間T等于:T= r x 2t。r的取值範圍與沖突次數k有關,r可選的随機取值為2^K個。

4)、當沖突次數大于10以後,都是從0—2^10-1個2t中随機選擇一個作為等待時間。

5)、 當沖突次數超過16次後,發送失敗,丢棄傳輸的幀,發送錯誤報告。

由此可見,重傳數次越多,則退避的時間就越長,稱為動态退避。

2、無線星型網絡特點

無線星型網絡以網絡協調器為中心,所有裝置隻能與網絡協調器進行通信,是以在星型網絡的形成過程中,第一步就是建立網絡協調器。任何一個FFD裝置都有成為網絡協調器的可能,一個網絡如何确定自己的網絡協調器由上層協定決定。一種簡單的政策是:一個FFD裝置在第一次被激活後,首先廣播查詢網絡協調器的請求,如果接收到回應說明網絡中已經存在網絡協調器,再通過一系列認證過程,裝置就成為了這個網絡中的普通裝置。如果沒有收到回應,或者認證過程不成功,這個FFD裝置就可以建立自己的網絡,并且成為這個網絡的網絡協調器。當然,這裡還存在一些更深入的問題,一個是網絡協調器過期問題,如原有的網絡協調器損壞或者能量耗盡;另一個是偶然因素造成多個網絡協調器競争問題,如移動物體阻擋導緻一個FFD自己建立網絡,當移動物體離開的時候,網絡中将出現多個協調器。

基于CSMA -CA協定的無線星型網絡的應用案例介紹

3、應用案例介紹

 1)、現代化畜牧業

基于CSMA -CA協定的無線星型網絡的應用案例介紹

場景描述

  • 牛羊需要定期上傳各種資訊,比如:狀态、位置…
  • 無需連接配接網際網路…
  • 網關無需下發資料…
  • 終端必需是休眠裝置…
  • 實時性要求不高…

在大型的養殖農場中,需要對牛羊等資訊監管,第一時間知道牛羊的狀态,但會存在多個裝置同時上傳的場景,傳統的無線點對點通信會存在資訊沖突造成資訊無法及時準确送達的情況,但CSMA/MA協定的星型網絡模型完美解決該問題,極大化簡化人工操作,同時省去不必要的人力成本。

2)、酒店智能門鎖

基于CSMA -CA協定的無線星型網絡的應用案例介紹

場景描述

  • 門鎖需要周期更新狀态,例如:開/關,電池電量…
  • 能支援手機開鎖/關鎖…
  • 網關能下發指令對門鎖進行控制、查詢…
  • 門鎖必須是低功耗…

現代化智能酒店門鎖應用中,門鎖需要定期向主要中心發送狀态資訊,同時門鎖端需要支援手機智能開鎖等應用需求,采用CSMA協定的無線星型網絡+藍牙/WIFI系統即可實作上訴應用,極大化提升使用者體驗。

4、成品方案