crossbow平台的BMAC协议和XMesh协议PPT课件.ppt

计算机应用技术张道远 1 内容 低功耗MAC协议Mesh路由协议 2 3 低功耗MAC协议介绍 通常传感器网络节点采用电池供电 而且要求使用寿命长在现行的大部分WSN应用中 节点采集数据的频率都较低 几分钟甚至几十分钟采集一次 MAC协议是解决点对点的通讯问题的 采用低功耗的MAC协议是非常有意义的 4 低功耗MAC协议介绍 研究表明 WSN网络的80 以上能量是耗费在射频收发上面的 CC2430休眠时的电流仅为0 9uA 而射频收发时的功耗可达27mA 竟相差30000倍 而射频收发的90 能量是耗费在侦听上 以节点每五分钟采集一次的频率来计算 发送128字节所使用的时间一般不超过1ms 所浪费的能量是相当明显的 结论 需要尽量减少侦听时所耗费的能量 5 低功耗MAC协议介绍 典型的低功耗MAC协议主要有 B MACS MACT MACZ MAC 6 低功耗MAC协议介绍 B MAC CrossBow公司产品线上默认的MAC协议是CSMA LPL LowPowerListening 的协议 7 低功耗MAC协议介绍 侦听算法 每秒钟唤醒8次 即周期为125ms 唤醒后侦听无线通信信道 如果监听到preamble标记 接收数据 如果没有监听到标记信息 休眠 preamble标记信息持续时间 140ms 8 低功耗MAC协议介绍 9 低功耗MAC协议介绍 节省下来的能量 以CC2430为例 设置侦听周期为3s 3000ms 而检测时间为5ms 发送周期为3020ms 这种情况下几乎不存在丢包现象 侦听时睡眠和工作占空比为2995 5 即599 1节省下来的能量为1 599 0 9 27000 600 27000 99 83 10 低功耗MAC协议介绍 B MAC所存在的问题 发送时没有检测接收都是否已经唤醒 导致了能量的损耗 11 低功耗MAC协议介绍 B MAC拟改进的地方 减少发送节点的能耗 减少延迟 不适用于大数据量的应用 因为B MAC是以增加发送节点的能耗减少接收节点的能耗实现收发的 如果发送节点不断的发送数据 它在发送前导码时会浪费很多能量 12 Mesh路由协议 13 XMesh路由协议算法 1 终端节点获知自己到父节点 邻居节点 和父节点 邻居节点 到基站的链路质量 Nodecost Parent scost Link scosttoparent 2 衡量链路质量的方法是发送数据包成功率 节点A接收节点B发送分组的成功率 节点A发送分组到节点B的成功率等于节点B接收节点A的成功率 节点到父节点的双向链路估计是节点发送和接收成功率的倒数的乘积的函数 14 XMesh路由协议算法 节点到父节点最小传输量 MT Link scosttoparent EstParent scost totalroutingcostofallhopstobasestationor MT 3 每个节点周期性地广播路由状态信息 根据上述链路质量评估算法对每个邻居节点进行链路质量评估 4 每个节点可以监视16个以上的邻居节点的链路质量 5 数据包经选择的父节点转发到汇聚节点 15 16 XMesh协议组成 17 XMesh协议 XMesh协议采用节点间链路质量评估作为选择父节点的依据 可以提高节点间通信的可靠性 XMesh协议的这种链路质量评估在无线传感器网络的初始组网中需要很长的时间 在我们的实际应用中 平均需要30s左右的时间才能传输稳定的数据 18 XMesh协议 XMesh协议拟改进的方案 1 拓扑建立 19 XMesh协议 2 链路质量评估和路由维护 由于节点失效 通信链路故