Přeskakování časových slotů - Time Slotted Channel Hopping

TSCH
Mezinárodní standardIEEE 802.15.4
PředstavenýZáří 2015
PrůmyslPrůmyslové bezdrátové senzorové sítě

Přeskakování časových slotů nebo Time Synchronized Channel Hopping (TSCH) je a metoda přístupu ke kanálu pro sdílené střední sítě.

Zařízení TSCH používají zařízení s nízkou spotřebou energie ke komunikaci pomocí bezdrátového spojení. Je určen pro nízkoenergetické a ztrátové sítě (LLN) a jeho cílem je poskytovat spolehlivé Řízení přístupu k médiím vrstva.

TSCH lze chápat jako kombinaci Vícenásobný přístup s časovým dělením a Vícenásobný přístup s frekvenčním dělením mechanismy, protože používá různorodost v čase a frekvenci k zajištění spolehlivosti vyšších vrstev sítě.

Režim TSCH byl představen v roce 2012 jako dodatek (IEEE 802.15.4e) k části Medium Access Control (MAC) IEEE 802.15.4 Standard. Změna byla zavedena do IEEE 802.15.4 v roce 2015.

Popis

V tomto frekvenčním pásmu je ve standardu IEEE 802.15.4 k dispozici 16 kanálů
TSCH slotframe v pásmu 2,4 GHz. Každá barva představuje propojení vrstvy 2 (MAC) mezi dvěma zařízeními.

Bezdrátová komunikace se často označuje jako nespolehlivá kvůli nepředvídatelnosti bezdrátového média. Zatímco bezdrátová komunikace přináší mnoho výhod (např. Bezúdržbové vedení, snížení nákladů ...), nedostatek spolehlivosti zpomaluje přijetí bezdrátových síťových technologií.

Cílem TSCH je snížit dopad nepředvídatelnosti bezdrátového média, aby bylo možné využívat spolehlivé bezdrátové sítě s nízkým výkonem. Je velmi dobré šetřit energii uzlů, protože každý uzel sdílí plán, který mu umožňuje předem vědět, kdy má zapnout nebo vypnout rádio.[1]

The IEEE 802.15.4 Standard používá různá frekvenční pásma a každé frekvenční pásmo je odděleno v kanálech. V TSCH se komunikace provádí pomocí těchto různých kanálů a v různých časech. Tento standard však nedefinuje, jak sestavit a udržovat plán komunikace. Bylo navrženo mnoho prací, které organizují plán centralizovaně[2] nebo distribuovány[3][4] způsob.

Přeskakování kanálů

Nechat chOf být posun kanálu přiřazený danému odkazu. Posun kanálu, chOf, je převeden na frekvenci f (tj. Skutečný kanál) pomocí:

kde ASN je absolutní počet slotů, tj. celkový počet slotů, které uplynuly od zavedení sítě. ASN se zvyšuje na každém slotu a sdílí se všemi zařízeními v síti.

Zmírnění úniku více cest

Šíření více cest může vytvářet vnitřní destruktivní interference bezdrátového signálu známého jako vícecestné slábnutí. Tento jev lze překonat posunutím polohy komunikujících uzlů nebo změnou frekvence nosné komunikace.

Mechanismus přeskakování kanálů TSCH umožňuje překonat dopad vícecestného úniku změnou frekvence nosné komunikace pro každý přenos[5][6]

Implementace

TSCH je implementován v simulaci nebo na reálném hardwaru.

Simulace:

Firmware:

6TiSCH

TSCH je jedním z klíčových prvků 6TiSCH[7] zásobník[8] jako součást IEEE802.15.4-2015 Standard.

Použití

Vzhledem ke své nízké spotřebě energie a spolehlivosti se TSCH (nebo jeho předchozí verze) používá hlavně v Low-Power Bezdrátové senzorové sítě.

Společnosti jej používají ve svých bezdrátových senzorových sítích, jako je Lineární technologie[9][10] a Emerson[11]

Viz také

Reference

  1. ^ „Analýza výkonu IEEE 802.15.4e přeskakování časových slotů pro bezdrátové sítě s nízkou rychlostí“ (PDF). Transakce KSII na internetu a informačních systémech. 7 (1): 15. 2013. doi:10.3837 / tiis.2013.01.001.
  2. ^ Palattella, M. R .; Accettura, N .; Dohler, M .; Grieco, L. A .; Boggia, G. (01.09.2012). "Traffic Aware Scheduling Algorithm pro spolehlivé nízkoenergetické víceskokové sítě IEEE 802.15.4e". 23. mezinárodní sympozium IEEE 2012 o osobní, vnitřní a mobilní rádiové komunikaci - (PIMRC): 327–332. doi:10.1109 / PIMRC.2012.6362805. ISBN  978-1-4673-2569-1. S2CID  26494795.
  3. ^ Muraoka, K .; Watteyne, T .; Accettura, N .; Vilajosana, X .; Pister, K. S. J. (2016-08-01). „Jednoduché distribuované plánování s detekcí kolizí v sítích TSCH“ (PDF). Deník senzorů IEEE. 16 (15): 5848–5849. Bibcode:2016ISenJ..16.5848M. doi:10.1109 / JSEN.2016.2572961. ISSN  1530-437X. S2CID  13636138.
  4. ^ Accettura, N .; Palattella, M. R .; Boggia, G .; Grieco, L. A .; Dohler, M. (06.06.2013). „Decentralized Traffic Aware Scheduling for multi-hop Low power Lossy Networks in the Internet of Things“. 14. mezinárodní sympozium IEEE 2013 na téma „Svět bezdrátových, mobilních a multimediálních sítí“ (WoWMoM): 1–6. doi:10.1109 / WoWMoM.2013.6583485. ISBN  978-1-4673-5827-9. S2CID  34338607.
  5. ^ Watteyne, Thomas; Mehta, Ankur; Pister, Kris (01.01.2009). „Spolehlivost díky frekvenční rozmanitosti: Proč má hopping kanálu smysl?“. Sborník 6. sympozia ACM o hodnocení výkonu bezdrátových sítí ad hoc, senzorů a všudypřítomných sítí. PE-WASUN '09. New York, NY, USA: ACM: 116–123. doi:10.1145/1641876.1641898. ISBN  9781605586182. S2CID  2434303.
  6. ^ Watteyne, T .; Lanzisera, S .; Mehta, A .; Pister, K. S. J. (2010-05-01). "Zmírnění úniku vícecestného přeskakování kanálů v bezdrátových senzorových sítích". 2010 IEEE International Conference on Communications: 1–5. doi:10.1109 / ICC.2010.5502548. ISBN  978-1-4244-6402-9. S2CID  7905710.
  7. ^ „IPv6 přes TSCH režim IEEE 802.15.4e (6tisch) -“. datatracker.ietf.org. Citováno 2017-07-08.
  8. ^ Internetový kanál věcí IoT Inc Business Channel (2015-04-23), Propojení OT a IT s 6TiSCH v internetu věcí, vyvoláno 2017-07-08
  9. ^ „Bílá kniha - spolehlivé bezdrátové senzorové sítě s nízkou spotřebou“ (PDF). Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  10. ^ prachové sítě (2011-06-20), Dust Networks: SmartMesh IP Introduction, Kris Pister, vyvoláno 2017-07-08
  11. ^ „Srovnání WirelessHART ™ a ISA100.11a“ (PDF). Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

Další čtení