13、物联网网络物理层与链路层技术解析

物联网网络物理层与链路层技术解析

1. TSCH技术详解

TSCH（Time - Slotted Channel Hopping）是在IEEE 802.15.4e中引入的，作为TMSP（Time - Scheduled Mesh Protocol）的MAC层技术。它基于预分配的跳频序列，将时隙映射到用户信道，主要目标是确保网络中帧无冲突，使帧的调度和同步实现节能，无需额外的前导码或保护带。

• 同步机制 ：同步是TSCH的关键，通过邻居间交换帧来实现。若设备在预定义时间内未收到流量，可发送虚拟帧触发同步。
• 时隙与帧结构 ：所有设备在时隙上完全同步，典型时隙时长为10毫秒，足以容纳完整帧及其确认信息。时隙分组为槽帧，周期性传输。槽帧长度与传输速率和能耗相关，短槽帧对应高传输速率但高能耗。TSCH允许单个调度依赖多个同时的槽帧，设备在不同槽帧可同时执行不同任务，且遵循传输优先于接收、低槽帧优先于高槽帧的规则。
• 调度规则 ：TSCH调度规定了设备在时隙内的操作，包括指示跳频的信道偏移和通信邻居地址，可能的操作有接收、发送数据或休眠。发送时隙中，设备检查队列，无待发送帧则关闭无线电以节能；接收时隙中，若未收到帧则关闭无线电。
• 单元与捆绑概念 ：时隙和信道的组合称为单元，是调度的原子单位。多个单元用于两个设备间通信时称为捆绑，捆绑越大，传输速率越高。共享单元时，通过退避算法防止冲突。
• 绝对时隙号（ASN） ：引入全局时