無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課件第4章

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課件第4章第一頁，共27頁。主要內(nèi)容4.1MAC層技術(shù)概述4.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點對MAC協(xié)議的影響4.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計準(zhǔn)則4.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類4.2IEEE802.11協(xié)議4.2.1IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.2.2IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式4.2.3分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)4.2.4集中式協(xié)調(diào)功能(PCF)第二頁，共27頁。第4章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層技術(shù)第三頁，共27頁。4.1MAC層技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的介質(zhì)訪問控制MAC(MediumAccessControl)協(xié)議決定無線信道的使用方式，通過在傳感器節(jié)點之間建立鏈路來保證節(jié)點公平有效地分配有限的無線通信資源。它決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的評價指標(biāo)，比如吞吐量、帶寬利用率、公平性和延遲性能等。第四頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點對MAC協(xié)議的影響第五頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點對MAC協(xié)議的影響第六頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點對MAC協(xié)議的影響第七頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點對MAC協(xié)議的影響造成網(wǎng)絡(luò)能量浪費的主要原因包括：如何讓網(wǎng)絡(luò)通信更有效率、減小不必要的能量消耗是傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計需要重點考慮的問題。第八頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點對MAC協(xié)議的影響第九頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計準(zhǔn)則第十頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的設(shè)計準(zhǔn)則第十一頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類第十二頁，共27頁。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類第十三頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)AdHoc網(wǎng)絡(luò)形式也叫點對點網(wǎng)絡(luò)形式(P2P)或獨立基本服務(wù)集合(IBSS)，AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一種沒有固定的、有線的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成的移動網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)路中的節(jié)點均由移動主機(jī)構(gòu)成。AdHoc網(wǎng)絡(luò)

第十四頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形式又稱有中心的網(wǎng)絡(luò)，它要求一個無線接入點(AP)充當(dāng)中心站點，負(fù)責(zé)移動終端的管理以及協(xié)調(diào)無線與有線網(wǎng)絡(luò)之間的通信。AP應(yīng)該自動在數(shù)據(jù)鏈路層對有線和無線局域網(wǎng)的幀進(jìn)行重新格式化并進(jìn)行新的差錯檢驗計算?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

第十五頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為了增大無線局域網(wǎng)的覆蓋范圍和用戶數(shù)量，提供終端用戶在不同區(qū)域的無縫切換，通過在有線網(wǎng)絡(luò)中接入一個無線接入點(AP)，將無線網(wǎng)絡(luò)連接至有線網(wǎng)絡(luò)主干，IEEE802.11b把這種網(wǎng)絡(luò)稱為擴(kuò)展服務(wù)集(ESS)網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)展服務(wù)集網(wǎng)絡(luò)

第十六頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式載波監(jiān)聽多載波接入CSMA（CarrierSenseMultipleAccess）是從ALOHA演變出的一種改進(jìn)協(xié)議，又稱為載波偵探多點訪問協(xié)議。當(dāng)信道中有幀存在時，稱信道是忙碌的，否則稱為空閑的。每站發(fā)送前先檢測信道狀態(tài)，是否發(fā)送數(shù)據(jù)根據(jù)信道狀態(tài)來決定。第十七頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式第十八頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式第十九頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式

IEEE802.11MAC協(xié)議分為分布式協(xié)調(diào)功能(DistributedCoordinationFunction,DCF)和點協(xié)調(diào)功能(PointCoordi-nationFunction，PCF)兩種訪問控制方式，其中DCF方式

是IEEE802.11協(xié)議的基本訪問控制方式。第二十頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式IEEE802.11MAC協(xié)議規(guī)定了三種基本幀間間隔(Inter-FrameSpace，IFS)，用來提供訪問無線信道的優(yōu)先級：（1）SIFS(shortIFS)：最短幀間間隔。（2）PIFS(PCFIFS)：PCF方式下節(jié)點使用的幀間間隔。（3）DIFS(DCFIFS)：DCF方式下節(jié)點使用的幀間間隔。（4）EIFS（ExtendedIFS）:DCF方式下節(jié)點確認(rèn)收到的不正確的幀。第二十一頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式在DCF工作方式下，載波偵聽機(jī)制通過物理載波偵聽和虛擬載波偵聽來確定無線信道的狀態(tài)。物理載波偵聽由物理層提供，虛擬載波偵聽由MAC層提供。分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)第二十二頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式在無線局域網(wǎng)中，會出現(xiàn)隱藏終端問題。為了解決隱藏終端問題，可以利用RTS和CTS兩個控制幀來進(jìn)行信道預(yù)約。第二十三頁，共27頁。IEEE802.11協(xié)議MAC層的工作模式退避算