《无线网络技术》PPT课件

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1、无线网络技术计算机与通信工程学院李娜娜lanxuejudy@126.com第4章ZigBeeMAC层原理4.1MAC层4.2超帧结构4.3数据传输模式4.4帧结构4.5数据传输的鲁棒性4.6CSMA-CA4.7CCA4.1MAC层MAC层负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持PAN连接和分离，提供两个对等MAC实体之间可靠的链路。IEEEStd802.15.4-2003中：WirelessMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)SpecificationsforLow-RateWirelessPersonalAr

2、eaNetworks(LR-WPANs)。MAC层处理所有同物理无线信道的接入，并且完成以下任务：如果设备是一个协调器则generatingnetworkbeacons与信标同步支持PAN(个域网)链路的关联association和断开disassociation为设备的安全性提供支持信道接入方式采用免冲突载波检测多址接入(CSMA-CA)机制处理和维护保护时隙(GTS)机制在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路MAC层参考模型MAC层管理实体实现层的管理功能并且负责维护MACPIB;MAC层通过SAP提供两种服务：MAC层数据服务、MAC层管理服务theMACdataser

3、viceandtheMACmanagementserviceinterfacingtotheMACsublayermanagemententity(MLME)serviceaccesspoint(SAP)(knownasMLME-SAP).TheMACdataserviceenablesthetransmissionandreceptionofMACprotocoldataunits(MPDUs)acrossthePHYdataservice.4.6CSMA-CAmechanism基于竞争的多址接入：每一个节点设备的传输均具有随机性(RandomAccess)，同时各个节点均有权访问介

4、质，为了访问介质，各站点采用“竞争”(Contention)机制。如果有超过一个节点设备在同一时间发送数据则会产生“冲突”（Collision）需要解决的几个关键问题1.节点设备什么时间能访问介质2.如果介质处于忙的状态，节点应该怎么做3.各个节点设备如何确定数据传输是否已经成功4.如果一旦发生了冲突，应该怎么解决争用协议最早采用争用协议的计算机网络是美国夏威夷大学的ALOHA网，该网通过无线信道将各分校的远程终端接到本部的主机上。ALOHA系统纯ALOHA系统(不需时间同步)时分ALOHA系统(需要时间同步)基本思想任何用户有数据发送就可以发送；每个用户通过监听信道应答获知数据传输是

5、否成功；当发现数据传输失败后，各自等待一段随机时间，再重新发送。1.纯ALOHA(PureALOHA)纯ALOHA方式中，数据可在任意时刻发送。纯ALOHA冲突重发基本思想：将时间分成时间片(即时隙T0，slot)，每个时间片可以用来发送一个帧；用户有数据要发送时，必须等到下一个时间片开始才能发送。将信道时间分为等长的时间长度,每个长度正好等于一个帧的传输时间（又称“时隙”或“分槽“Slot）。2.时隙ALOHA系统(SlottedALOHA，或S-ALOHA)时隙ALOHA工作原理每一个幀在到达后，一般都要在缓冲区中等待一段时间(该时间小于T0),然后在下一时间片开始时才能发送出去。

6、所有站点的时钟必须保持同步。PureALOHAvs.SlottedALOHA吞吐量S：单位时间内成功发送的平均帧数网络负载G：单位时间t内总共发出的平均帧数基本思想：纯ALOHA和时隙ALOHA的传输效率都不高，主要原因是各站独立地决定发送的时刻,使得冲突的概率很高,信道利用率下降。CSMA要求各站在发送之前先监听信道上是否有其他站点正在传送（载波监听）。如果有，就稍候；如果无，就发送。如果多个站点同时发送，就会产生冲突，导致信息混淆，传输失败。站点在传输后将等待一定时间（往返时间加上确认帧争用时间）以接收确认帧。收不到确认(因冲突)就重传。最大吞吐率远远超过纯ALOHA和时隙ALOH

7、A3.载波监听多路访问协议CSMAprotocol即所谓“先听后说”。希望传输的站首先对信道进行监听以确定是否有别的站在传输。若信道空闲，该站可以传输，否则，该站将按一定算法退避一段时间后再试。这可以分为：3.CSMAprotocol(CarrierSenseMultipleAccessProtocol,CSMA)1-坚持CSMA非坚持CSMAP-坚持CSMA当一个站要发送数据时，执行如下步骤：(1)监听信道，若信道空闲就发送；(2)若信道忙则