B-MAC协议.ppt

B MAC协议探究 CONTENTS 2 LPL机制 5 缺点 4 优点 3 CCA机制 1 B MAC B MAC 节点周期性的侦听网络 使用扩展前导和低功率侦听技术 LowPowerListening LPL 实现低功耗通信 使用空闲信道评估技术 ClearChannelAssessment CCA 进行信道裁决 异步竞争类MAC协议 BerkeleyMediaAccessControl B MAC协议的特点 LowPowerOperation 低功耗 EffectiveCollisionAvoidance 有效的碰撞避免 Simpleimplementation SmallcodeandRAMSize 实现简单 代码量少 存储空间占用少 ReconfigurablebyNetwork 可重构 ToleranttoChangingRF NetworkingConditions 对网络状况改变不敏感 ScalabletoLargeNumbersofNodes 可扩展至大量节点 LPL机制 LPL机制的工作原理如下图所示 当节点要发送数据时 首先会侦听信道 如果信道空闲就发送一个不小于接收节点侦听间隔的前导序列 Preamble 可靠唤醒接收节点 然后紧接着发送地址信息和数据 接收节点周期性的重复侦听 休眠 直到侦听到前导序列后立即醒来 进入接收状态 直到接收完所有数据后返回休眠状态 节点只在发送 接收 侦听状态时醒来 其余时间都处于休眠状态 LPL机制 如Tw取值过大 会造成传输过程较大的时延 如Tw取值过小 节点在频繁的唤醒 睡眠过程中会增大能耗 Tw的取值应根据网络流量负载的具体情况确定 每个数据帧前都发送前导序列 如数据量大 则发送前导序列能耗较大 数据量小时 前导序列少 节点免去多次侦听的过程 能耗较少 LPL机制的Tw的取值 CCA机制 节点侦听完前导序列发现自己不是目的节点 造成能耗 节点侦听前导序列失败 造成能耗和延迟 源节点错误判断信道状态发送前导序列 导致传输碰撞 LPL机制的问题 为解决LPL机制的问题 动态本底噪声评估 信号侦测 CCA机制 B MAC协议的CCA机制由两个阶段组成 CCA机制 噪声基准估计阶段 因为噪声不断变化 B MAC不固定噪声基准 noisefloor 而是在信道空闲的时候抽取信号强度样本 噪声基准评估使用先进先出 FIFO 队列实现 每个样本存入FIFO队列并且队列的中值St被添加到衰减指数加权平均值 之后估计出噪声基准 信号检测阶段 传统的802 15 4采用单一信号强度采样与噪声基准比较 称为采用门限的方式 B MAC不同 采用异常解决方式 噪声基准估计阶段信号检测阶段 CCA机制 接收信号强度指示器 传统方法 门限方式 异常检测方法 右图是针对典型无线信道的CCA有效性 顶图是CC1000收发器接收信号强度指示 RSSI 的轨迹 中间的图显示了阈值CCA算法的输出 1表示信道空闲 0表示不空闲 底部图显示了异常值检测算法的输出 CCA机制 CCA机制的工作原理在一次传输结束后 节点立即对信道采样更新本底噪声估计值 在下次传输数据前 对信道进行多次采样 发现异常 则信道空闲 可发送数据 未发现异常 则信道忙碌 进行退避 优点 提供一个有效的载波侦听机制 大部分错误可以被检测 噪声基准评估机制使MAC协议能够适应周边环境 轻量级协议 占用空间较小 灵活多变 为上层用户提供各种接口 方便再次开发 缺点 未解决隐终端问题 在高密度