B-MAC协议

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,(Low Power Listening, LPL),实现,低功耗通信，使用空闲信道评估,技术（,Clear Channel Assessment, CCA,）进行,信道裁决。,异步竞争类,MAC,协议（,Berkeley Media Access Control,）,B-MAC,协议的特点,L,ow Power Operation,（低功耗）,E,ffective Collision Avoidance,（有效的碰撞避免）,S,imple implementation,，,S,mall code and RAM Size,（实现简单，代码量少，存储空间占用少）,R,econfigurable by Network,（可重构）,T,olerant to Changing RF/Networking Conditions,（对网络状况改变不敏感）,S,calable to Large Numbers of Nodes(,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,机制的,能耗情况,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（,noise floor,），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,传输,采取信道样本,更新噪声基准,采样确定是否存在异常,需要传输数据,发现异常,未发现异常,信道空闲,传输数据,信道忙碌,采取退避,噪声基准估计,信号检测,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，在高密度高流量的网络中信道不能充分利用,同步前导码过长，在流量负载较高时产生较大开销；,CCA,机制引入了额外的复杂性，也在一定程度上增加了接入时延。,THANK,YOU,