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延伸拓展
詳情介紹:LoRa(LongRang)無線通信協議是一種長距離的無線通信技術,它很大的優點是距離遠(空曠距離可達15kM),同時低功耗;當然,它也有不足的地方,那就是傳輸速率慢、它很適合無線傳感器網絡,比如在戶外或跨樓宇(多樓層)采集:用水、用電、溫濕度、煙霧報警等。鑒于LoRa組網的長距離和低速率,銳米通信設計:LoRa組網(DataConcentrator)數據采集器和iNode無線節點,它們可以組織成星型組網,一種典型的無線網絡拓樸如上圖所示。LoRa組網和iNode基于“單跳”通信,這樣可以節省iNode寶貴的電能,特別適合于電池供電的場合;LoRa組網能根據iNode的數目、通信速率和負載將時間劃分成slot(時隙),這種時分復用的方法可以很大化利用帶寬,避免沖突;LoRa組網自組織和維護網絡,無須用戶的配置,簡單易用。我們先看一個“競爭與沖突”的網絡通信協議,如下圖所示,有3個節點:#i、#j和#k,它們使用LBT(ListenBeforeTalk)偵聽信道空閑的方式“競爭”接入網絡、從通信時序圖可以直觀地得到2點:沖突帶來能量的損失,更多的延時和后續沖突,如#k本來想在TI時刻發送數據幀,因為檢測到沖突,它延時到Tk時刻才能通信。沖突會浪費通信帶寬,當LBT檢測到沖突時,它將使用“隨機延時退避”算法,這樣一來通信時間將被“碎片化”,有一些通信帶寬將無法得到利用。擴展性不強、隨著加入網絡的節點越來越多,slot將會更少,因此需要設計算法來保留一部分slot作為“下發通信和信標”使用;如果保留的slot過少,需要重新分配slot。時鐘漂移帶來沖突、盡管晶振在人們的眼中已經很“”了,但是生產工藝,溫度和老化,還是會讓個體產生精度差異、這種漂移會讓節點通信發生沖突,導致時分復用算法失敗。應對上述挑戰,銳米通信巧妙地使用了“安全距離”算法,它根據節點數目和時鐘很大漂移系數來計算slot的合理值、在校時方面,設計了“節點主動上傳”的秒級校時,“采集器喚醒”和“信標幀”的毫秒級校時。
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