Là mạng không dây là một lựa chọn kém cho các thiết bị buồn ngủ?


7

Tôi đã suy nghĩ về những gì sẽ cần để xây dựng một mạng cảm biến nhiệt độ cho khối căn hộ tôi đang sống. Một mạng không dây, nếu nó hoạt động hoàn toàn , sẽ có một số tính năng hay. Đặc biệt, tôi có thể đặt các cảm biến trong khu vực lưu trữ của nhà để xe và hầm, nơi không có tín hiệu di động hoặc Wi-Fi nào có thể tiếp cận.

Một lý do có thể không sử dụng lưới là tôi có thể cũng muốn sử dụng các thiết bị cuối buồn ngủ để tránh thay pin thường xuyên. Từ những gì tôi có thể thấy, cách duy nhất để hoạt động này là đồng bộ hóa đồng hồ để các thiết bị thức dậy cùng một lúc và đủ lâu để tín hiệu truyền qua mạng.

Trong khi tôi đã nghe một giải pháp như vậy được mô tả, tôi tự hỏi nó sẽ hoạt động tốt như thế nào trong thực tế. Có lẽ cần phải đồng bộ hóa đồng hồ định kỳ vào giao thức để tránh trôi. Có ai có kinh nghiệm về vấn đề này không, và có những chiến lược nào khác để sử dụng các thiết bị lưới và buồn ngủ ngoài việc đồng bộ hóa đồng hồ không?

Câu trả lời:


7

Nó thực sự có thể cho phép các nút ngủ mà không cần phải đồng bộ hóa thời gian. Ý tưởng cơ bản là gửi tin nhắn nhiều lần cho đến khi nút cuối cùng thức dậy. Tất nhiên có rất nhiều chỗ để tối ưu hóa thông minh, vì vậy có hàng trăm cách tiếp cận lớp MAC dựa trên ý tưởng này.

Nhưng vì câu hỏi của bạn đặc biệt yêu cầu các lớp MAC, trong đó một nút biết khi nào nên truyền trước, tức là Truy cập nhiều phân chia thời gian (TDMA), tôi sẽ tập trung vào các phương pháp đó.

Như bạn đã đề cập, một vấn đề là trôi đồng hồ, vì vậy các thiết bị phải thức dậy thường xuyên để đồng bộ hóa thời gian. Trong các ứng dụng không dây tầm ngắn điển hình mà chúng ta đang nói đến, thời lượng truyền tín hiệu qua một bước nhảy không phải là vấn đề lớn. Vì vậy, đủ để một điều phối viên trung tâm gửi một đèn hiệu, bao gồm cả thời gian hiện tại, trong các khoảng thời gian thường xuyên được biết đến với các nút.

Trong một mạng multi-hop nó trở nên phức tạp hơn. Chỉ chuyển tiếp đèn hiệu sẽ không hoạt động, vì độ trễ quá cao. Giải pháp là nhiều nút (nếu không phải tất cả) gửi các đèn hiệu, tức là nhận đèn hiệu từ một nút gần hơn với điều phối viên, sửa lỗi đồng hồ trôi theo nó và gửi đèn hiệu riêng với thời gian đã sửa. Bạn chỉ cần tránh xây dựng các vòng tròn (đã ở đó, thực hiện điều đó ....).

Vì bây giờ mọi nút trong mạng đều có cùng một khái niệm về thời gian, có một vấn đề thứ hai: Làm thế nào để một nút biết khi nào mình nên thức dậy để truyền hoặc nhận? Về cơ bản có bốn cách tiếp cận, cũng có thể được kết hợp:

  • Khe cắm chung : Tất cả các nút thức dậy cùng một lúc và sử dụng phương thức truy cập dựa trên tranh chấp để truyền các gói của chúng Ưu điểm : Dễ dàng (nếu bạn biết cách thực hiện CSMA / CA). Nhược điểm : Dễ bị va chạm, thông lượng thấp hơn.

  • Được xác định trước : Đối với số lượng nút bị hạn chế, bạn chỉ có thể gán các vị trí cố định cho các nút. Ví dụ, nút 2 có thể gửi đến nút 1 trong lần đầu tiên và nút 3 có thể gửi đến nút 2 trong khoảng thời gian thứ hai. Ưu điểm : Khe chuyên dụng và không va chạm. Nhược điểm : Cấu trúc liên kết phải được sửa chữa (rất khó khăn trong các mạng lưới không dây).

  • Tập trung : Một điều phối viên trung tâm yêu cầu thông tin từ các nút về cấu trúc liên kết, tính toán lịch biểu toàn cầu và phân phối lại cho các nút. Ưu điểm : Không yêu cầu cấu trúc liên kết được xác định trước. Nhược điểm : Cân nặng và dễ bị thay đổi cấu trúc liên kết (toàn bộ quá trình phải được khởi động lại).

  • Phân cấp : Hai nút muốn giao tiếp tự thỏa thuận vị trí. Nó khá phức tạp, vì họ phải đảm bảo không có thiết bị lân cận nào phát cùng lúc. Ưu điểm : Cân tốt vì đàm phán là địa phương. Nhược điểm : Phức tạp để thực hiện.

Có hai kỹ thuật liên quan được bao gồm trong tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 hiện đang được chú ý nghiên cứu nhiều: TSCH và DSME.

Bản thân TSCH khá cơ bản. Nó chỉ giải quyết vấn đề đồng bộ hóa thời gian, nhưng để lại vấn đề gán khe cho lớp trên. Có 6TiSCH cố gắng lấp đầy khoảng trống này, nhưng nó vẫn đang được tiến hành. Có các triển khai, ví dụ như được bao gồm trong Contiki hoặc OpenWSN .

DSME, mặt khác đã cung cấp một cơ chế cho đàm phán vị trí phi tập trung. Chúng tôi thực sự đã xây dựng một triển khai nguồn mở của cái gọi là openDSME . Mặc dù có một video hướng dẫn để chạy mô phỏng, nhưng việc triển khai phần cứng rất tiếc vẫn chưa được thực hiện. Đặt câu hỏi khác hoặc liên hệ trực tiếp với chúng tôi nếu bạn muốn sử dụng nó.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.