传感网第二章复习理解
1.无线传感网定义
- 英文：WSN（wireless sensor networks）
- “无线”：确定了传感网的传输媒介是无线介质。
- “传感器”：说明传感网的作用是通过传感器采集数据。
- “网络”：不是指互联网，是由若干节点和连接这些节点的链路构成。
- 总结：
- WSN是由大量的具有感知能力的传感器节点，通过自组织方式构成的无线网络。
- 额外补充：
- 自组织：是关于在没有外部指令条件下，系统内部各子系统之间能自行按照某种规则形成一定的结构或功能的自组织现象的一种理论。
2.无线传感网采用的网络分层架构
| 传感网 |
OSI七层 |
| 应用层(CoAP，TinyDB) |
应用层+表示层+会话层 |
| 传输层(RMST，PSFQ，CODA) |
传输层 |
| 网络层(洪泛，分发，汇聚) |
网络层 |
| MAC层(S-MAC，B-MAC) |
数据链路层 |
| 物理层(IEEE802.15.4) |
物理层 |
物理层
问题一：传感网采用的是IEEE 802.15.4，TCP/IP架构是IEEE 802.11，Why？
- 802.15是针对无线个人区域网络的底层通信协议。
- 802.15.4是低速无线个人区域网络，低能耗，低速率和低成本，针对个人和家庭范围内不同设备间的低速传输。
- ZigBee也是基于此为基础(物理层和MAC层)拓展网络层、应用层。
- 所以其更符合传感网要求低功耗的特点，关键是采用了休眠模式，而802.11是为了实现高速率、大吞吐量、大范围，需要高功耗，与传感网的建设要求相反。
常识？IEEE 802.15.4频段
- 欧洲采用868MHz频段，范围从868.0~868.6MHz。
- 北美和太平洋采用915MHz频段，范围从902~928MHz。
- 全世界通用2.4GHz频段，范围从2400~2483.5MHz。
MAC层
- MAC(Medium Access Control),介质访问控制。
- MAC帧格式：
| 2字节 |
1 |
0/2 |
0/2/8 |
0/2 |
0/2/8 |
可变长度 |
2 |
| 帧控制信息 |
帧序列号 |
目的PAN标识码 |
目的地址 |
源PAN标识码 |
源地址 |
帧有效载荷 |
帧校验序列FCS |
| 地址信息 |
| MAC帧头(MHR) |
MAC负载 |
MAC帧尾(MFR) |
- 设备地址两种格式：16位短地址和64位扩展地址。
- 通过帧控制信息获取4种类型的帧：
| 帧控制信息 |
类型 |
| 0x0000 |
信标帧 |
| 0x0001 |
数据帧 |
| 0x0010 |
确认帧 |
| 0x0011 |
命令帧 |
- 三种MAC协议比较(S-MAC、B-MAC、RI-MAC)
- S-MAC原理：周期性同步睡眠和唤醒，简单来说，一起休眠一起醒，醒的时候时候就监听和通信。像PWM波，但休眠时间越长，造成的通信延时越长。
- B-MAC原理：异步MAC，仍然周期性睡眠和唤醒，但唤醒时间很短，用来接收发送节点呼叫通信的请求，这样做虽然接收节点很舒服，很低功耗，但发送节点每次发送的时候都要发一段很长的前导码用来保证覆盖到接受节点能够在唤醒期间受到发送请求，反而导致发送节点容易GG，并且会干扰到其他人。这里使用了一种叫X-MAC的，将连续前导码干扰用多个短的数据包代替。
- RI-MAC原理：把B-MAC发送节点发送前导码的操作变为监听操作，把接受节点监听操作换为发送数据包告诉发送节点可以发东西了。解决了前导码造成串扰和占用信道的问题，因为大家可以同时监听。
路由协议