信号仅经过调制是不行的,还需要进行扩频。扩频,顾名思义,就是将待传输数据进行频谱扩展的技术。它的好处是:增强了抗干扰能力,可进行多地址通信,保密性提高。常见的扩频技术包括直接序列扩频、跳频、跳时以及线性调频。
在物理层面上,无线传感器网络遵从的主要是IEEE 802.15.4标准。依照此标准,物理层主要进行如下工作:激活和去活无线收发器,检测当前信道的能量,发送指示,信道频率的选择,数据发送与接收。
IEEE 802.15.4标准规划了几个工作频段。其中,2.4GHz频段的物理层可提供250Kb/s的数据传输率,适用于高吞吐量、低延时或低作业周期的场合;工作在869/915MHz频段的物理层则能提供20Kb/s的数据传输率,适用于低速率、高灵敏度和大覆盖面积的场合。
依据IEEE 802.15.4标准的协议被称为Zigbee,其传输带宽虽然没有Wi-Fi和Blue Tooth大,但是能耗较低,非常适合无线传感器网络。
● MAC层协议
信号的传输要靠信道,因此信道也就成为了一种宝贵的资源。怎样合理有效的分配信道,就是数据链路层中的MAC子层要解决的问题了。
无线传感器网络经常使用的有三种MAC协议:传感器协议(S-MAC),分布式能量意识协议(DE-MAC)和协调设备协议。S-MAC协议通过调配节点的休眠方式来有效地分配信道;DE-MAC则采用周期性监听和休眠机制,避免空闲监听和串音,其目的是减少能耗和增加网络的生存周期;MD协议则能为大规模、低占空比运行的节点提供了不需要高精度时钟的可靠通信。
总体来说,无线传感器网络的MAC协议在分配信道的同时还要保证系统的能耗最低。
● 路由
在具备底层传输协议的保障后,信息怎样快速地从源传输到目的地就是由路由协议来解决了。简单来说,路由要实现两个基本功能:确定最佳路径和通过网络传输信息。数据传输的途径存于路由表,由路由算法初始化并负责维护。
无线传感器网络与普通的网络不同,它有自己的特点:比如能量受限,通信方式以数据为中心,相邻节点的数据有着相似性,拓扑结构也在不断的变化等。与此对应,常规网络的路由并不一定能适应无线传感器网络。
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