《物联网通信技术》读书笔记

《物联网通信技术》陈彦辉 · 主编

期末复习

02 基带传输技术

数字基带信号波形

以二进制符号序列 100101 ，矩阵脉冲为例，波形如下：

信道编码

• 汉明码

  例如，对于码长为 31 的汉明码，2𝑟 − 1 ≥ 𝑛, n=31, 其校验元 r 应为 5 位，编码效率是 26/31 。

04 链路传输技术

• 传输效率

  例如，长度为 100 字节的上层数据，交给数据链路层进行传输。进行分段，每段的最大段长为 20。并再每段前加上 2 字节段序信息，再添加 5 字节 MAC 头，2 字节 CRC 校验和。

  • 则段数为 ⌈100/20⌉ = 5

  • 每数据段的信息长度 20 + 2 + 5 + 2 = 29

  • 数据传输效率 20/29 ∗ 100% = 69.0%

  若最大段长为 60，则：

  • 段数为 ⌈100/60⌉ = 2
  • 数据段的信息长度 60 + 2 + 5 + 2 = 69, 40 + 2 + 5 + 2 = 49
  • 数据传输效率 100 118 ∗ 100% = 84.7%

• 面向比特的组帧技术

  假设每出现连续的 5 个就插入一个 “0”，则，

  • 0110111111111110010 填充后比特串为 011011111011111010010

  • 接收到的比特串位为 0001110111101111110110 ，没有连续 5 个后插入的 0，因此删除发送端加入的零比特后仍然为 0001110111101111110110

• 差错控制技术

  • 停等式ARQ

  • 返回n-ARQ

  • 选择重发式ARQ

防碰撞算法

• 二进制倒计数

  例如，有6 个节点，节点号分别为 0010、0100、0111、1001、1101 和 1110。

  则，如果节点 0010、0100、0111、1001、1101 和 1110 都试图要获得信道，在第一位时间中，这些节点分别传送 0、0、0、1 、1 和1 一起做或运算，得到 1。节点 0010、0100、0111 看到了 1，即有高序的节点也在竞争信道，所以放弃这一轮的竞争。接下来的位为 1，于是 1001 放弃， 1101 和 1110 两者继续竞争；再接下来的位为 1，所以节点 1101 放弃。最后的胜者是 1110。 其冲突分解树如下：

05 网络传输技术

• LEACH

  簇的建立过程可分成 4 个阶段：簇首节点的选择、簇首节点的广播、簇首节点的建立和调 度机制的生成。簇首节点的选择依据网络中所需要的簇首节点总数和迄今为止每个节点已成为簇 首节点的次数来决定。具体的选择办法是：每个传感器节点随机选择 0-1 之间的一个数。如果该 随机数小于阀值 T(n) ，那么这个节点成为簇首节点。

  在每轮循环中，如果节点已经当选过簇头，则将 T(n)设置为 0，这样该节点不会再次当选为 簇头。对于未当选过簇头的节点，将以 T(n) 的概率当选；随着当选过簇头的节点的数量增多，剩 余节点当选簇头的阈值 T(n) 也随之增大，节点产生小于 T(n) 的随机数的概率随之增大，所以节 点当选为簇头的概率也增大。当只剩余一个节点未当选时，T(n)=1，表示该节点一定当选。

  节点当选簇头后，通过广播告知整个网络。网络中的其他节点根据接收信息的信号强度决定 从属的簇，并通知相应的簇首节点，完成簇的建立。当簇头收到所有的加入信息后，就产生一个 TDMA 定时信息，为簇中的每个成员分配通信时隙。