无线传感网络MAC子层ppt课件

，MAC，目录，CONTENTS，PARTONE，简介，4，最近工作和生活有些松懈，工作抓得更多，失去了理智。这段时间在电视剧琅琊榜后面看了很多电影。建议使用inside out；IEEE 802系列标准将数据链路层分为两个子层：MediaAccessControl(MAC)、media access control(介质访问控制)和LogicalLinkControl(LLC)。上述LLC子层实现了与硬件无关的数据链路层，例如流量控制、故障恢复等。低MAC子层提供LLC和物理层之间的接口。简介，5，简介，6，按功能划分为两个子层：逻辑连接控制(LLC)介质访问控制(MAC)功能分解的目的：将功能中与硬件相关的部分区分开来，PARTTWO，基本概念，8，MAC子层定义：MAC(MediaAccessControl，介质访问控制)子层定义数据包从介质发送的方式。在共享相同带宽的链路上，对连接介质的访问是“先到先服务”。物理寻址在此定义，逻辑拓扑(信标通过物理拓扑的路径)也在此定义。线路控制、错误通知(不更正)、帧的转发顺序和可选流控制也在此较低级别实施。基本概念、9、链路(物理链路)必须具有中间没有其他交换节点的手动点对点物理线段、数据链路(逻辑链路)、传输数据时除物理线路之外控制此类数据传输所需的过程(procedure)。将实施相关法规的硬件和软件添加到链接中，即可建立数据链接。MAC协议意味着通过一系列规则和过程有效、有序、公平地使用共享媒体。PARTTHREE、功能应用程序、11、MAC子层处理与各种传输介质的传输问题，并负责在物理层进行无错误通信。主要功能是分割框架/分离框架。MAC协议实现和维护位错误检测；寻址LLC子层与介质无关，传输可靠性保证和控制是主要功能。数据包分段和重建错误控制；数据包顺序传输，功能应用，12，MAC子层使物理层的“0”、“1”非修剪成为帧，并通过帧尾部的错误验证信息执行错误检查。提供对以太网上具有碰撞检测的载波侦听多访问(CSMA/CD)、令牌环(TokenRing)和分布式数据接口(FDDI)等共享介质的访问方法。MAC子层通常分配称为MAC地址(物理地址)的单独LAN地址。MAC子层将目标计算机的物理地址添加到数据帧，如果该数据帧传递到相反的MAC子层，则检查该地址是否与自身的地址匹配，如果帧中的地址与自身的地址不匹配，则丢弃该帧。如果匹配，则发送到上一层。功能应用程序、13、MAC应用程序、MAC协议位于OSI 7层协议的数据链路层，数据链路层是父逻辑链路控制(LLC)、子介质访问控制(MAC)，MAC主要位于物理层在传输数据时，MAC协议会预先确定是否可以发送数据，如果可以传输，则可以向数据添加控制信息，最终以指定的格式将数据和控制信息传输到物理层。接收数据时，MAC协议首先确定输入的信息，确定是否发生传输错误，如果没有错误，则将控制信息发送到逻辑链路控制(LLC)层。MAC协议在现有有线局域网(LAN)或当前广泛使用的无线局域网(WLAN)中广泛使用。在现有LAN中，各种传输介质的物理层对应于相应的MAC层，当前流行的网络使用IEEE802.3的MAC层标准和CSMA/CD访问控制方法。在无线LAN中，MAC符合使用分配控制(DCF)和中心控制(PCF)操作的IEEE802.11标准。、功能应用程序、14、LLC应用程序、逻辑链路(LogicalLinks)作为在物理或逻辑电路上交换通信信息的两个终端系统之间的一种协议驱动通信会话。协议堆栈定义两个系统在特定介质上的通信。定义可在协议栈下层使用的各种类型的通信协议，例如局域网(LAN)、城域网(MAN)、X.25或数据包交换网络(例如帧中继)。逻辑链路是在物理链路(可以是铜、光纤或其他介质)上的两个通信系统之间形成的。根据OSI协议模型，这些逻辑链路仅存在于物理层之上。逻辑链接可以看作是网络的两个端点阻塞系统之间存在的线路。为了确保可靠的通信，需要建立逻辑线路，但在两个终端系统之间维护会话的面向连接的服务。目标是具有需要响应连接的服务包传输和返回信号的逻辑线路。此服务会产生更多开销，但更可靠，无响应无连接服务在没有响应和主动传输的情况下在终端系统之间没有会话。功能应用程序，15，OSI协议堆栈中的数据链路层可以进一步细分为较低的介质访问控制(MAC)子层和较高的逻辑链路控制(LLC)子层。收到分组后，将从MAC子层向上发送。如果连接了多个网络和设备，则LLC层可以分组到不同的网络中。例如，对于NetWare服务器，以太网网络适配器和令牌网络适配器都已安装，NetWare将自动在连接到适配器的网络之间桥接，这样以太网上的分组就可以传递到令牌网络的目标。LLC层相当于网段之间的交换或链路中继，可将以太网帧重新装入令牌环网络中的帧。PARTFOUR、MAC协议、17和数据链路层的功能实现主要依赖于MAC协议。MAC:MultipleAccessControl多访问控制或MediumAccessControl介质访问控制MAC协议确定节点何时允许数据包传输，通常控制对物理层的所有访问。MAC协议的主要功能：避免多个节点同时传输数据的冲突，控制无线通道的公平合理使用，并构建基本基础架构结构。MAC协议最重要的功能是确保网络中的一个站点拥有通道，即通道分配问题。MAC协议，18，通道分区，随机访问，旋转访问，时间(TDMA)，频带(FDMA)，芯片(CDMA)分区，ALOHA，S-ALOHA，CSMA令牌传输蓝牙、FDDI、令牌环网、MAC协议、19、通道分割、即时访问、旋转访问、允许冲突而不分割通道和从“冲突”中恢复方法。通常是竞争类的MAC协议，也有分配类和混合类的协议。对于WLAN，竞争类协议主要是CSMA、MACA、MACAW、FAMA、BTMA等。竞争类协议主要是协议，如FPRP。三个主要类别：MAC协议、20和MAC协议的主要作用是确保公平有效的资源共享。MAC机制主要分为两类：1、基于竞争的协议。2、无竞争的通道协议。基于竞争的协议假定网络上没有中心实体分配通道资源，每个节点必须通过竞争媒体资源进行传递，当两个或更多节点同时尝试传输时，会发生冲突。相反，无争用的协议将专用通道资源分配给需要通信的每个节点。没有竞争的协议可能会降低意外数据业务的通道利用率，从而有效地减少冲突。MAC协议、21、MAC协议位于无线传感器网络协议的底部，对网络性能影响很大，是确保无线传感器网络高效通信的关键协议之一。1 .设计无线传感器网络的MAC协议。必须考虑能效方面。由于当前节点的能源供应问题尚未解决，节能已成为无线传感器网络MAC协议设计的首要考虑。2.可扩展性。通常，在无人值守模式下，传感器网络应用程序需要放置大量节点，并且无线传感器网络的拓扑是动态的，因为在传感器网络生命周期中存在节点数、分布式密度的持续变化、节点位置的变化、新节点的加入等问题。这需要可扩展的MAC协议来适应这种动态更改拓扑。MAC协议，22，3。性能综合评估。MAC协议的设计需要在各种性能之间取得平衡。实时、公平、带宽利用和网络吞吐量等多种性能。4.分布式算法。由于传感器节点的计算能力和存储能力有限，为了执行任务，大量节点协同工作，因此必须通过MAC协议的分布式算法高效地调度节点以完成任务。MAC协议、23和WSN的MAC协议针对每个用户应用程序分为三个主要类别。1.作为基于竞争的MAC协议的节点在需要传输数据时使用一种竞争机制，即无线通道。为此，在传输的数据发生冲突时，必须考虑重新传输的避免冲突策略，直到所有重要数据都成功传输为止。2.基于固定分配的MAC协议，即从节点传输数据的时间和持续时间，是按照协议中规定的标准执行的，因此可以避免冲突，无需担心通道内数据冲突导致的数据包丢失问题。目前更成熟的机制是时分多路复用(TDMA)。MAC协议，24，3。基于按需分配的MAC协议根据节点在网络上承担的数据量大小确定信道占用时间，目前主要以两种方式工作：无线令牌环控制协议。MAC协议，25，WSNMAC协议，名称：SensorS-MAC原理：根据802.11协议定期侦听，节点协作。优点：良好的可扩展性缺点：图1中的节点3对于接收网络的节能效果不好，即使不需要发送和接收数据也是如此。适合：拓扑更改频繁的网络；图1S-MAC协议；MAC协议；26；名称：TimeoutT-MAC原理：TA时间内事件未激活；立即切换到休眠状态。优点：接收能量缺点比S-MAC减少：延迟比S-MAC多。适合：可变负载网络，图2T-MAC协议，MAC协议，27，名称：WiseMAC协议原理：基于CSMA机制使用Preamble采样技术，Preamble长度为随机以避免冲突。优点：适应网络流量变化的缺点：由于每个相邻节点具有不同的休眠和唤醒时间，因此高延迟和能耗很理想：适合节点密度低的网络；图3Wise-MAC协议PARTFIVE未来展望；29；由于网络的应用程序要求不同，因此MAC协议中的所有WSNs 节能MAC协议仍然是未来的公开研究课题，基于现有研究，未来WSNs网络MAC协议的进一步研究战略和发展趋势如下：1 . 通过多通道和动态通道分割屏幕技术实现节能研究。随着微电子机械技术的发展，低能耗、低成本、集成多通道或两个不同频率的无线模块成为未来展望，30，收发器成为可能。合理使用多个通道上的资源，并基于本地节点协作方法动态分配通