生理无线传感器网络技术研究(7)
图2-4 基于簇的分层组织结构
另外，还有一种更常见的拓扑结构分类方法：星型结构(star )、网状结构(Mesh)及混合网(星状网+网状网)。每种网络结构都有自身的优、缺点，可以根据无线传感器网络不同的应用要求来选择不同的网络拓扑结构。
基本的星型拓扑结构是一个单跳(single-hop)系统，支持点对点、点对多点通信。中心节点为ZigBee协调器，终端节点为ZigBee终端设备;网络中所有无线传感器节点将中心节点作为一个中间点，都与中心节点进行双向通信，相互之间并不传输数据或命令。在各种无线传感器网络中，星状网整体功耗最低，但节点与基站间的传输距离有限，通常ISM频段的传输距离为10~30米，适合圆形分散、距离较近的设备联网。
图2-5 星型拓扑结构
网状拓扑结构是多跳系统，采用多跳试路由通信，所有无线传感器节点都相同，可以直接相互通信，也可与中心节点进行数据传输和相互传输命令。由于每个传感器节点都有多条路径到达中心节点或其它节点，因此具有很强的网络健壮性和系统可靠性。这种多跳系统比星型结构的传输距离远得多，可以跨越很大物理空间，适合距离较远比较分散的结构，但功耗也更大，因为节点必须一致“监听”网络中某些路径上的信息和变化[11]。
图2-6 网状拓扑结构
2.2.4 MAC层协议研究
数据链路层是无线传感器网络保证数据无误传输的核心，负责媒体接入控制和建立节点之间可靠的通信链路，包括数据成帧、帧监测、媒体访问和差错控制，主要由介质访问控制（MAC）组成。数据链路层协议主要由：SMACS和EAR，TDMA/FDMA组合，基于CSMA的介质访问控制等。在WSN中，协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC层协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络的性能有较大影响，是保证高效通信的关键网络协议之一。
IEEE802.15.4的MAC层协议是一种比较成熟的无线个域网（WPAN）协议，它具有IEEE802系列标准中,OSI参考模型的数据链路层划分为MAC和LLC两个子层。MAC子层使用物理层提供的服务实现设备间的数据帧传输，LLC在MAC子层的基础上，在设备间提供面向连接和非连接的服务。MAC层本质实际上是建立在物理层之上的为原始信息的交互而建立的语法。句法逻辑实体结构。
IEEE802.15.4定义的MAC层协议提供两种服务:提供数据链路层传输服务(MCPS)和管理服务(MLEM )，传输服务保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中的正确收发，管理服务文护一个存储MAC子层协议状态相关信息的数据库，主要有信道的访问、开始和文护PAN、节点加入/退出PAN同步、传输事务管理等。
（1） 数据传输模型
IEEE802.15.4MAC层有两种通信模式可供选择：信标使能通信和信标不使能通信。无信标网络是一般的Ad-hoc网络，所有的数据传输都需经CSMA-CA机制取得传输媒体的使用权，不使用超帧的架构，也无协调器，各个设备采用Unslotted CSMA-CA(非分时槽的CSMA-CA)机制访问信道。在有信标的网络中，网络协调器定时广播信标帧，信标帧表示超帧的开始，设备之间通信使用基于时槽的C S MA-CA信道访问机制，网络中的设备都通过协调器发送的信标帧进行同步。
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