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多机环境下的无线通信网络

日期:2019-12-13 11:52
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摘要:
多机环境下的无线通信网络
 
  • 概述:
  随着越来越多的无线通信网络的应用,大多数工作在ISM频段(Industrial, Scientific,Medical),有必要在同样的通信频段下使各个网络的并存,在此我们将讨论各个网络的相互并存。
  • 通信抗干扰技术:
   下面以时间和频率域来介绍两种抗干扰技术:TDMA(Time divison multipleaccess)和FDMA(Frequency Division MultipleAccess),许多系统采用突发(burst)通信方式,系统的频率按下面三种方式操作。
  1. 固定频率通道(Lowcomplexity)
  2. 动态频段(Mediumcomplexity)
  3. 跳频(Highcomplexity)
   动态频道分配应用于系统内所有主机都可发射、接收的情况下。通信双方采用握手的方式,接收方通知发送方数据的接收情况,发送方通过接收方的响应(ACK)情况,从而确定丢包率(PLR),当系统的丢包率达到系统门槛值(threshold)系统改变频道,频道更换一般通过频道表、频道上下移动两种算法来确定。
  频道更换过程:发送方检测到丢包率(PLR)超过设定值开始换频,通过发送“change channel to X(Xrepresent the newchannel)”包到接收端,接收端发出响应(ACK),同时根据相关算法调到预定义的频道,新频道设置好之后接收端等待发射端的响应(ACK),如果在设定时间内(Timeout)没有收到发送端的数据,接收端返回到之前的频道,接收端一直处于该频道直到收到发送端数据。
  假如发送端发送“change channel toX”之后没有收到接收端响应(ACK),发送端等待,在规定时间内(Timeout)没有收到接收端的响应(ACK),发送端重发,直到重发计算器(counter)溢出,接收端没有响应,表明通信错误,发送端返回到开始频道重新与接收端通信。
  假如发送端收到响应(ACK),确定接收端频道已经更换,发送方在新的频道上发出“report-in”包,等待接收方响应。具体流程请参考下图1。
图1
跳频通信在规定的时域内根据预设的频道表来更换频率,是防止通信冲突、阻塞的一种比较安全的方法,比较慢的时钟同步机制不需要时钟同步参考,可以看作与动态频率的概念。发送方每发一次数据更换一次频率,系统高功耗需求。
3. 动态频率分配的实例
  以下是一个动态频率工作的实例,一个游戏控制系统可能同时控制n个控制器,每个游戏控制器和系统以2.4G无线接口和系统相连接,开始工作是该系统和三个游戏控制器相连,彼此工作在不同的频率,如图2所示。
图2
  当第四个游戏玩家来参与游戏时,在游戏的有效端口插上游戏控制器时,该控制器上次使用的是CH2,默认频率仍然是上次该控制器的工作频率,如图3所示。
图3
    TX4/RX4 开始工作时, TX2/RX2 TX4/RX4的丢包率( PLR)同时增加,根据优先机制,哪个控制器的 PLR *先超过极限值时,*先开始换频率,同时后来的接收机启动时 PLR 比较高,这样保证了后来者更换频道。频率更换之后如所示 。