Анализ преимуществ и недостатков двух методов построения сети «звезда» с использованием модулей беспроводного последовательного порта.
Беспроводной последовательный модуль
Модуль беспроводного последовательного порта — это модуль, который передает данные последовательного порта через беспроводные сигналы. Обычно состоит из радиочастотного чипа и микроконтроллера (некоторые чипы SOC интегрировали эти две части вместе). Модуль беспроводного последовательного порта имеет характеристики простоты эксплуатации и широко используется в беспроводном сборе данных, беспроводном считывании показаний счетчиков, управлении роботами, системах контроля доступа, системах безопасности и других областях. Пользователям нужно только понять простую последовательную связь, и они могут легко изучить сложную беспроводную связь. Осуществите разработку и использование беспроводных продуктов.
Модель модуля последовательного порта
Ebest Electronic Technology Co., Ltd. фокусируется на разработке и исследовании беспроводных модулей. Типы беспроводных последовательных портовых модулей включают E22, E32, E30, E31 и E33, предоставляя клиентам широкий выбор. Пользователи могут выбрать наиболее подходящий беспроводной последовательный портовый модуль. На следующем рисунке представлено физическое изображение каждого беспроводного последовательного портового модуля:
Все вышеперечисленные модули могут быть настроены с использованием скорости передачи данных, скорости передачи данных, адреса модуля, частотного канала и другой информации с помощью хост-компьютера пользователя, указанной на официальном веб-сайте, что предоставляет пользователям более гибкие методы работы.
Модуль Star Networking
1. Модель сетевого модуля «звезда»
E70-433NW14S
Работая в диапазоне частот 433 МГц; модуль объединяет хост (координатор) и терминал в один, с двумя режимами передачи на большие расстояния и на высокой скорости. Один хост (координатор) поддерживает до 200 узлов для связи с ним. Инструкции значительно упрощают операции пользователя и применимы к нескольким сценариям беспроводной связи.
2. Особенности
E70-433NW30S — первый беспроводной модуль 433 МГц в Китае, который может поддерживать 200 узлов одновременно, что решает ряд проблем, вызванных невозможностью одновременной передачи данных по беспроводной сети 433 МГц. После параллелизма пользователям больше не нужно тратить энергию на обработку сложных сетевых протоколов, что значительно снижает сложность разработки для клиентов и сокращает цикл разработки для пользователей; его протокол гарантирует стабильность и скорость передачи пакетов всей беспроводной системы связи.
Физическая карта модуля E70-433NW30S:
Звездные сети
В топологии «звезда» каждый узел сети подключен к центральному узлу по схеме «точка-точка», а центральный узел передает информацию узлу назначения.
1. Характеристики звездообразной сети
Для связи любых двух узлов в звездообразной сети они должны контролироваться центральным узлом. Поэтому основными функциями центрального узла являются три:
(1) После отправки запроса на связь со станции, требующей связи, контроллер проверяет, есть ли у центрального узла свободный путь и свободен ли вызываемый аппарат, чтобы определить, может ли быть установлено физическое соединение между двумя сторонами;
(2) Этот канал должен поддерживаться во время связи между двумя устройствами для обеспечения надежности передачи данных;
(3) Когда связь завершена или безуспешна и требуется отключение, центральная передающая станция должна иметь возможность демонтировать вышеуказанные каналы.
По сравнению с кольцевой сетью, отказ звездообразной сети приведет к параличу всей сети, и будет сложнее обнаружить неисправности узлов ответвлений. Звездообразная сеть удобна для централизованного управления, поскольку связь между конечными узлами должна проходить через центральный узел. Благодаря этой особенности она также дает такие преимущества, как простота обслуживания и безопасность. Когда оборудование конечного узла выходит из строя из-за сбоя, это не повлияет на связь между другими конечными пользователями. Время задержки сети мало, а надежность системы высокая.
2.Основными преимуществами топологии «звезда» являются:
(1) Простота управления и обслуживания. Поскольку вся передача данных проходит через центральный узел, центральный узел может собирать все условия связи.
(2) Расширение узлов, простая структура и удобное перемещение. По сравнению с другими сетевыми топологиями управление и обслуживание топологии звезды просты. При расширении узла необходимо только установить соединение с центральным узловым устройством, и он не «захватит весь мир», как кольцевая сеть.
(3) Простая диагностика и изоляция неисправностей. Поскольку каждый конечный подузел подключен к центральному узлу, удобно тестировать каждый узел из центрального узла, а также удобно отделять неисправный узел от системы.
Поскольку звездообразная сеть обладает вышеуказанными преимуществами, она стала одной из наиболее широко используемых топологий сетей в сетевом режиме, но наиболее важной проблемой становится избежание конфликтов связи между несколькими узлами в звездообразной сети.
Методы звездных сетей
В топологии «звезда» для эффективного предотвращения конфликтов связи между узлами центральный узел и конечный узел взаимодействуют в основном двумя следующими распространенными способами: один из них — метод активного опроса, а другой — метод пассивного временного среза.
1.Метод активного опроса
В методе активного опроса каждый конечный узел имеет свой собственный уникальный идентификационный номер, и центральный узел активно спрашивает конечный узел в свою очередь, есть ли данные для отправки в соответствии с идентификационным номером конечного узла. Если у конечного узла есть данные для отправки в центральный узел, то центральный узел начинает обрабатывать полученные данные.
Преимущества активного опроса
(1) Конечные узлы не ограничены временными интервалами и более свободны;
(2) Когда конечный узел и центральный узел взаимодействуют нечасто, теоретически нет требований к длине и времени передаваемых данных;
(3) Высокая стабильность сети. Пассивный метод квантования времени предъявляет высокие требования к согласованности кристалла каждого узла, а активный метод опроса не повлияет на связь каждого узла из-за небольшого отклонения кристалла;
(4) Структура программы более проста и понятна, чем при методе пассивного квантования времени, и ее легче понять;
Недостатки активного опроса
(1) Если конечный узел непрерывно отправляет данные, это напрямую повлияет на связь между другими конечными узлами и центральным узлом и может привести к тому, что другие конечные узлы не смогут нормально взаимодействовать с центральным узлом.
(2) Поскольку конечный узел не имеет функции активной отправки данных, он должен отправлять данные только после запроса от центрального узла. Поэтому конечные узлы, которые не были опрошены, не могут немедленно отправлять данные, даже если у них есть данные.
(3) Если в сети больше конечных узлов, то чем больше времени требуется центральному узлу для однократного опроса конечных узлов, тем больше задержка в сети.
2. Метод пассивного временного среза
Пассивный временной отрезок означает, что центральный узел будет периодически синхронизировать время всех конечных узлов в сети. Конечный узел хочет отправлять данные только в пределах своего собственного временного отрезка и не может быть больше времени, выделенного системой. Необходимо обеспечить выполнение задач Чтобы иметь возможность ввести задачу для выполнения,
Преимущества:
(1) Эффективность связи пассивного метода квантования времени выше, что экономит время, необходимое центральному узлу для опроса в активном методе опроса. Поскольку активный метод опроса требует, чтобы центральный узел последовательно запрашивал, есть ли у конечного узла данные для отправки в соответствии с идентификационным номером конечного узла, чтобы гарантировать, что данные каждого узла не будут конфликтовать, и обеспечить надежность сети, процесс запроса Нет действительных данных для взаимодействия. С точки зрения передачи данных время запроса «недействительно».
(2) Можно задать временной интервал каждого конечного узла, что обеспечивает большую гибкость;
(3) Благодаря механизму квантования времени каждый конечный узел независим друг от друга, что делает взаимодействие данных более упорядоченным;
Недостатки:
(1) При написании программы временной отрезок должен быть установлен разумно, а время для каждого конечного узла для взаимодействия с центральным узлом является относительно строгим. Если временной отрезок установлен слишком коротким, это приведет к слишком большому количеству прерываний и переключений задач, что снизит эффективность ЦП. Если временной отрезок установлен слишком длинным, это может привести к плохому ответу на интерактивный запрос конечного узла;
(2) Центральный узел должен регулярно отправлять команды синхронизации, чтобы избежать ситуации, когда время каждого узла не синхронизировано из-за отклонения кварцевого генератора между конечными узлами. Если центральный узел не отправляет команду синхронизации, это может привести к путанице временных срезов, ошибкам передачи данных и даже к сбою сети.
(3) Данные каждого конечного узла могут быть отправлены только в его собственном временном срезе. Если данные не отправлены в указанном временном срезе, они могут только ждать следующего раза, чтобы продолжить отправку.
В целом, метод активного опроса подходит для случаев с низкими требованиями к реальному времени и большим объемом передаваемых данных за один раз, а метод пассивного временного среза больше подходит для случаев с высокими требованиями к реальному времени и небольшими объемами передаваемых данных.