In realtà è possibile consentire nodi in sospensione senza la necessità di sincronizzare l'ora. L'idea di base è di inviare un messaggio più volte fino a quando il nodo non si risveglia. Naturalmente c'è molto spazio per un'ottimizzazione intelligente, quindi ci sono centinaia di approcci di livello MAC basati su questa idea.
Ma poiché la tua domanda richiede specificamente i livelli MAC, in cui un nodo sa quando trasmettere in anticipo, ovvero Time Division Multiple Access (TDMA), mi concentrerò su questi approcci.
Come hai già detto, un problema è la deriva dell'orologio, quindi i dispositivi devono svegliarsi regolarmente per la sincronizzazione dell'ora. Nelle tipiche applicazioni wireless a corto raggio di cui stiamo parlando, la durata della propagazione del segnale stessa su un singolo hop non è un grosso problema. È quindi sufficiente che un coordinatore centrale invii un radiofaro, incluso l'ora corrente, a intervalli di tempo regolari noti ai nodi.
In una rete multi-hop diventa più complicato. Il semplice inoltro del beacon non funzionerà, poiché la latenza è troppo elevata. La soluzione è che più nodi (se non tutti) inviano beacon, ovvero ricevono un beacon da un nodo più vicino al coordinatore, correggono il proprio clock drift con esso e inviano un proprio beacon con l'ora corretta. Devi solo evitare di costruire circoli (stato lì, fatto ....).
Poiché ora ogni nodo della rete ha la stessa nozione di tempo, c'è un secondo problema: come fa un nodo a sapere quando dovrebbe svegliarsi per trasmettere o ricevere? Esistono fondamentalmente quattro approcci, che possono anche essere combinati:
Slot comune : tutti i nodi si riattivano contemporaneamente e utilizzano un metodo di accesso basato sulla contesa per trasmettere i loro pacchetti Vantaggio : facile (se si sa come eseguire CSMA / CA). Svantaggio : soggetto a collisioni, rendimento inferiore.
Predefinito : per un numero limitato di nodi è possibile assegnare solo slot fissi ai nodi. Ad esempio, il nodo 2 può inviare al nodo 1 nella prima fascia oraria e il nodo 3 può inviare al nodo 2 nella seconda fascia oraria. Vantaggio : slot dedicati e nessuna collisione. Svantaggio : la topologia deve essere corretta (molto difficile nelle reti mesh wireless).
Centralizzato : un coordinatore centrale richiede informazioni dai nodi sulla topologia, calcola una pianificazione globale e li distribuisce nuovamente ai nodi. Vantaggio : nessuna topologia predefinita richiesta. Svantaggio : ridimensiona male ed è soggetto a cambiamenti nella topologia (l'intero processo deve essere riavviato).
Decentrato : due nodi che vogliono comunicare negoziano lo slot da soli. È piuttosto complesso, perché devono assicurarsi che nessun dispositivo vicino trasmetta contemporaneamente. Vantaggio : si adatta bene perché la negoziazione è locale. Svantaggio : complesso da implementare.
Ci sono due tecniche correlate incluse nello standard IEEE 802.15.4 che attualmente trovano molta attenzione nella ricerca: TSCH e DSME.
TSCH stesso è piuttosto semplice. Risolve solo il problema di sincronizzazione temporale, ma lascia il problema di assegnazione degli slot per un livello superiore. C'è 6TiSCH che tenta di colmare questa lacuna, ma è ancora in fase di elaborazione. Esistono implementazioni, ad esempio incluse in Contiki o OpenWSN .
DSME d'altra parte fornisce già un meccanismo per la negoziazione decentralizzata delle slot. In realtà abbiamo creato un'implementazione open source di questo chiamato openDSME . Sebbene sia disponibile un tutorial video per l'esecuzione di una simulazione, l'implementazione dell'hardware è purtroppo ancora insufficiente. Fai un'altra domanda o contattaci direttamente se vuoi usarlo.