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Sensornetzwerk steuert LED-Beleuchtung

Wie ein drahtloses Netzwerk für eine effektive Straßenbeleuchtung sorgt

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Future Electronics Deutschland GmbH

Paketstruktur unterstützt Anti-Kollisions-Netzwerkprotokoll

Einer der Vorteile des SPIRIT1-Transceivers besteht darin, dass die Paketstruktur das erweiterte Anti-Kollisions-Netzwerkprotokoll unterstützt. Damit lässt sich das Problem der verborgenen Knoten beseitigen (Bild 3). Die Präambel hat eine Synchronisations-Funktion inne, wohingegen "Credit" für die Spezifizierung des Zustands des Pakets sorgt, so dass eine endlose Zirkulation von Paketen unterbunden wird. Die Priorität wird durch den dritten Block angezeigt. Die Quell- und Ziel-Blöcke enthalten die Quell- und Ziel-Adressen. Der Control-Block enthält die Beschreibung des Kontroll-Byte Pakets. Die Last enthält die eigentliche Information, die es zu übertragen gilt und die "Checksum" kontrolliert abschließend.

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Der SPIRIT1 kann in der Hardware bestimmte andere Paket-Strukturen verarbeiten, wie die von Wireless-Metering-Bus- (WM-Bus-)Netzwerken und von STs eigenen STack-Protokollen transportierten Informationen. Jedoch haben sowohl die WM-Bus- als auch die STack-Protokolle 1-Byte-Adressfelder, so dass ein Netzwerk auf ein Maximum von 256 Knoten begrenzt wird. Für weitläufiger angelegte Straßenbeleuchtungsnetze ist dementsprechend ein 2-Byte-Adressfeld erforderlich. Die beispielhaft herangezogene Installation in Ungarn basiert aus diesem Grund auf dem MACAW- (Multiple-Access-with-Collision-Avoidance-for-Wireless-)Protokoll, das von den SPIRIT1-Transceivern unterstützt wird.

Das MACAW-Protokoll im Detail

Eine MACAW-Übertragung folgt diesem Prozess: 1. Der Absender überträgt einen Request to Send und fragt damit, ob er ein Paket an den Empfänger senden kann. Dadurch schweigen alle Knoten rund um den Absender temporär, um eine Kollision zu vermeiden. 2. Der RTS-Frame enthält die Adresse des Empfängers. Erhält der Empfänger die Nachricht, sendet dieser einen Clear-to-Send-Frame. Jetzt ist der Empfänger für das Paket bereit. 3. Der Absender sendet das Datenpaket an den Empfänger. 4. Der Empfänger antwortet mit einem ACK oder NACK-Rahmen und bestätigt damit dem Absender den Empfang oder alternativ wenn der Frame nicht eingegangen ist.

Mit Hilfe des MACAW-Protokolls lassen sich sowohl die Probleme der verborgenen also auch exponierten Knoten bewältigen. Ein verborgener Knoten kann möglicherweise den RTS-Frame des Senders nicht erhalten, aber er kann den CTS-Frame des Empfängers aufnehmen und darauf aufbauend inaktiv bleiben um den Kanal zwischen Sender und Empfänger nicht zu blockieren. Im Falle eines exponierten Knotens kann es vorkommen, dass A zeitgleich ein RTS an B schickt und D ein RTS an C sendet und damit eine Kollision verursacht. In diesem Fall gewährleistet das MACAW-Protokoll, dass B und C sich der Kollision bewusst sind. Nach einer Pause, deren Länge durch einen Zufallsgenerator bestimmt wird, beginnen die Absender über den Zugriff auf den Kanal zu verhandeln.

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