无线接入网隐藏终端实验文档

无线接入网实验
实验目的
➢了解无线局域网接入技术；
➢理解隐藏终端、暴露终端的概念；
➢通过实验，观察隐终端现象，讨论分析解决方案。

实验原理
无线网络中，由于设备的功率受限，其通信距离有限，一个节点发出的信号，网络中其它的结点并不一定都能收到，从而会出现“隐终端”和“暴露终端”的问题。

隐终端是指在接收者的通信范围内而在发送者的通信范围外的终端。

当某节点发送数据时，在它的通信范围之外的节点感知不到有节点在发送数据，从而可能会造成冲突。

暴露终端是指在发送者的通信范围内而在接收者的通信范围外的终端。

暴露终端由于听到发送者的发送而延迟发送，但因为它在接收者的通信范围之外，它的发送实际上并不会造成冲突，从而带来了不必要的延迟。

实验任务
本实验通过无线传感网节点CC2530构成多跳网络，同时通过检测接收分组的情况分析网络中出现发送冲突的过程，让用户对无线接入下的隐终端问题有更深的认识。

实验步骤
1.工具和器材
●安装有SmartRF studio 7 的PC机，3台
●CC2530 射频节点，3个
●Type A—Type B USB数据线，3条
●10-pin JTAG数据线，3条
●debugger调试器，3个
2.搭建实验平台
2.1安装SmartRF studio 7
双击Setup_SmartRF_Studio_7_2.3.1.exe安装包进行安装，安装过程在此省略，询问时一直选择next即可。

安装完成以后会得到SmartRF studio 7.
2.2认识SmartRF studio 7
2.2.1SmartRF Studio 7 连接CC2530
按照“工具和器材”中图示连接好，通过USB口与PC机相连，打开SmartRF Studio 7，如果在窗口状态栏处显示“1 Connected
device(s)”，则说明连接成功。

第一次连接成功后，在“List of connected devices”中显示的设备一般为“No chip”，需要进行固件升级。

如果设备连接后直接显示“CC2530”，则直接进入2.2.2。

双击显示的设备，弹出“Update firmware”对话框，点击yes进行升级，升级完成后，点击“Done”完成。

在升级完成后，显示的设备会被识别为“CC2530”，说明升级成功。

2.2.2使用Control Panel 控制CC2530
双击显示的设备，在弹出的“Update firmware”对话框中点击“Open
Control Panel”打开控制面板。

点击标签“Expert Mode”进入控制面板上的专家模式—Expert Mode，
勾选中“Register View”，打开寄存器查看。

对面板上的各项内容作
简要说明
A.射频参数—RF Parameters
●Frequency：可选范围为2405MHz～2480MHz，相邻两个频率之间
间隔为5MHz，总共16个信道。

●IEEE 802.15.4 channel：与Frequency相对应，编号为11～26，
以16进制表示，与Frequency同时变化。

●TX power：发射功率范围为-22dBm～4.5dBm，修改后“寄存器查
看”中的TXPOWER寄存器的值会相应改变。

●Range Extender：是否有前端功率放大器，保持默认值None。

B.发送和接收—Packet TX & Packet RX
在“发送和接收“面板中我们只关注包发送和接收。

选中Packet TX 标签页，进入Packet TX，各项说明如下：
①Packet data size：数据包大小，以Byte计，Add seq. number
占用2个Byte，选中以便接收端计算丢包率。

② Packet count：发送的数据包个数，选中Infinite，则为无限制
发送。

③ Data：可以为Random，也可以为指定的Text或Hex。

均以十六
进制表示。

Packet data size = Data size + 2(如果选中Add seq.
number)。

④ Advanced：设置数据包发送间隔时间，Packet Interval，默认
为100ms。

⑤TX or RX：设备被设定为发送节点，则TX的天线示意图会变亮。

⑥ Status info：状态信息，当设备处于TX模式时，显示发送数据
包计数、信道号以及发送功率。

选中Packet RX 标签页，进入Packet RX，各项说明如下：
① Expected packet count：期望接收的数据包个数，如果选中
Infinite，则无限制接收。

② Seq. number included in payload：是否显示数据包中的序列
号，接收端将根据该项判断数据包是否丢失。

③ Display received packet：显示接收到的数据包
④ TX or RX：设备被设定为发送节点，则TX的天线示意图会变亮。

⑤ Status info：状态信息，当设备处于RX模式时，显示接收到的
数据包的平均RSSI、正确接收的数据包个数、丢失的数据包个数、
丢包率、误比特率。

C.寄存器查看—Register View
主要关注TXPOWER和TXCTRL这两个寄存器，它们的值与TXPOWER有
关。

当设置发射功率(-22～4.5)时，TXPOWER会相应变化，TXCTRL
保持默认值0x69。

RF Parameters中最低功率为-22dBm,但TXPOWER
中有一个隐藏的最低发射功率为-28dBm，设定方法为：选择RF
Parameters中的TX power为-22，设置TXCTRL寄存器的值为0x09。

3.隐藏终端实验实例
为了减小节点的覆盖范围，将节点的发射功率设定为-28dBm。

此时，在传播路径上存在一堵20cm厚混凝土墙的情况下，节点的覆盖半径大约为20m。

因此，在发射功率为-28dBm的情况下，发送节点与隐藏节点之间的距离至少为20m，接收节点位于发送节点与隐藏节点之间的覆盖范围的交叉区域中。

发送节点、接收
节点以及隐藏节点的射频配置如下所示,配置可以根据实验需求而自行设定。

①发送节点和隐藏节点—Packet TX
发送节点使用信道11，TX power选择为-22，TXCTRL寄存器设为0x09，使用Packet TX模式，勾选Add Seq. number，勾选Infinite连续发送数据包，发送数据“20 16”(Hex)，这里设置重复了18次，数据包大小总共为20个字节，数据包间隔Packet Interval设为1ms。

隐藏节点使用与发送节点相同的配置，只是发送的数据与发送节点不同，这里设置为“20 15”(Hex)，同样重复18次。

②接收节点—Packet RX
接收节点配置与发送节点和隐藏节点相同的无线信道11，使用Packet RX 模式，Expected packet count设为100，勾选Seq.number included in payload。

在配置完节点的模式和射频参数之后，隐藏终端的实验步骤如下：
1)发送节点为Packet TX模式，接收节点和隐藏节点均为Packet RX模式。

发送节点无限制发送数据包，观察接收节点是否能够正确接收到数据包，
隐藏节点是否能够接收到数据包。

2)隐藏节点为Packet TX模式，接收节点为Packet RX模式。

隐藏节点无
限制发送数据包，观察接收节点是否能够正确接收到数据包。

3)在1)中，接收节点能够在丢包率基本上为0的情况下正确接收数据包，
隐藏节点未接收到任何数据包；在2)中，接收节点能够在丢包率基本上
为0的情况下正确接收到数据包。

出现这两种现象则表明3个节点的位
置放置合适，否则返回1)和2)重新调整节点位置。

4)位置放置合适后，发送节点为Packet TX模式，无限制发送数据包，隐
藏节点为Packet TX模式，无限制发送数据包，接收节点为Packet RX
模式，观察接收节点接收数据包的情况。

如果接收节点接收到的数据包
存在丢包，发送节点和隐藏节点发送的数据包之间存在碰撞，使得解调
出的数据包出错。