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《林草物联网 面向视频的无线传感器网络媒体访问控制和物理层协议》标准解读


    来源:国标委    更新时间:2024-06-11       评论: 0

    一、标准编号及标准名称
    GB/T 43957-2024《林草物联网 面向视频的无线传感器网络媒体访问控制和物理层协议》。
    二、标准制定背景
    当前,物联网视频监控技术应用日益普及。北京、辽宁、湖南等多个省(自治区、直辖市)已建立了覆盖全省的林火视频监控系统,成为森林防火的“千里眼”、“顺风耳”。此外,林产品仓储管理、野生动物监测、旅游景区管理等业务中也大量采用了视频监控技术,取得了良好的效果。然而,随着视频监控技术在林草资源监管、林草灾害监控及应急响应、林草生态监测等多个领域的应用,原有的短距无线通信协议无法同时满足林草领域低功耗、低成本、高同步的视频和图像无线传输需求。为此,国家标准化管理委员会下达《林草物联网 面向视频的无线传感器网络媒体访问控制和物理层协议》制定项目。
    三、标准制定的主要内容
    该标准对林草物联网领域中面向视频的无线传感器网络协议提出了相关要求,主要对其物理层(PHY)和数据链路层(MAC)规范提出了相关要求,并对各层之间的管理方法提出了要求。
    一是在总体要求方面,提出网络拓扑采用星型网络结构,以接入点(AP)为中心,各个站点(STA)与AP通信的网络结构。AP一般使用持续电力系统供电,而STA可以采用电池供电或者电力系统供电,从而提高在林草物联网领域对低功耗特性的特殊要求。定义了四种服务:关联、解除关联、重新关联和MAC业务数据单元(MSDU)发送,用于支持STA之间的MSDU交付。每种服务是由一种或多种MAC帧类型支持的。有些服务由MAC管理消息支持,有些服务由MAC数据消息支持。所有消息均利用MAC层媒体访问方法获得对无线媒体(WM)的访问。MAC层使用数据、管理及控制三种类型的消息。数据消息的处理是通过MAC数据服务通路进行的。MAC管理消息用于支持本文件服务并通过MAC管理服务数据通路来处理。MAC控制消息用于支持交付本文件数据和管理消息。
    二是在物理层规范方面,规范了一个面向视频的无线传感器网络(VWSN)正交频分复用(OFDM)系统的PHY实体。支持四种信道带宽:8 MHz、4 MHz、2 MHz和1 MHz。子载波间隔31.25 kHz适用于所有的带宽情况。AP和非AP的STA都使用单阵元的天线,不支持多输入多输出(MIMO)技术。
    三是在MAC层规范方面,由MAC子层提供高层访问物理无线信道的服务,并完成产生并发送网络信标帧、STA与AP的同步、个域网(PAN)的关联和解关联操作、确保无线信道通信安全、利用载波监听多路访问-冲突避免(CSMA-CA)机制访问信道、支持时隙保障(SP)机制等任务。分别从服务规范、帧格式、MAC功能、传输选择(TS)的调度与发送、服务期(SP)的分配和管理等方面提出了具体要求。
    四是在层管理方面,提供层管理服务接口,通过这些接口,可以调用层管理功能。为了提供正确的MAC操作,站管理实体(SME)应存在于每个STA中。SME是与层无关的实体,可被看作存在于一个独立的管理面中或存在于“层一侧之外”(off to the side)。SME的确切功能在本文件中没有规定,但是该实体通常可被视为负责从不同层管理实体上收集依赖于层的状态,并类似地设置层特定参数的值。SME以通用系统管理实体的名义典型地执行这些功能,并实现标准管理协议。该模型中的各种实体以各种方式进行交互。
    四、标准实施意义
    林草物联网应用在时间上要求同步、持续性,在空间上要求范围广、测点多,还要求维持较低的人力和设备成本,无线传感网具有低功耗、智能化自组织、大规模持续同步监测、低成本等诸多特点,可满足林草物联网在复杂环境的视频、图像无线传输的需求,目前对森林旅游、湿地旅游、森林防火、生态监测、资源监管、物流管理等林草物联网应用中将起到重要的作用。

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