星型組網的兩種方式優(yōu)缺點解析

　　星型組網的兩種方式

　　一、無線串口模塊簡介

　　1、簡介

　　無線串口模塊是將串口數據通過無線信號來進行通信的模塊。一般由無線射頻芯片和MCU構成（某些SOC芯片已將這兩個部分集成到一起）。無線串口模塊具有操作簡單的特點，廣泛應用于無線數據采集、無線抄表、機器人控制、門禁系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等領域中，用戶只需了解簡單的串口通信，無需學習復雜無線通訊知識就可以輕松實現(xiàn)無線產品的開發(fā)和使用。

　　2、串口模塊型號

　　億佰特電子科技有限公司專注于無線模塊的開發(fā)與研究，其中無線串口模塊的型號包括E22、E32、E30、E31以及E33，為客戶提供了廣泛的選擇，用戶可根據自身的產品需要選擇最合適的無線串口模塊。下圖為各個無線串口模塊的實物圖：

　　以上模塊都可通過官方網站提供的用戶上位機為其配置波特率、空中速率、模塊地址、頻率信道等信息，為用戶提供更加靈活的操作方式。

　　二、星型組網模塊

　　1、星型組網模塊型號

  E70-433NW30S

  E70-433NW14S

　　2、簡介

　　工作在433MHz頻段；模塊集主機（協(xié)調器）、終端為一體，具有長距離、高速率兩種傳輸模式，一個主機（協(xié)調器）支持多達200個節(jié)點與其通訊，所有操作配置采用行業(yè)標準AT指令，極大簡化用戶操作，適用于多種無線通訊組網場景。

　　3、特點

　　E70-433NW30S是在國內首個可以支持200節(jié)點并發(fā)的433MHz 無線模塊，解決了傳統(tǒng)433MHz無線數傳無法并發(fā)而引起的一系列問題?？梢圆l(fā)后，用戶無需再花費精力處理復雜組網協(xié)議，從而大大降低了客戶的開發(fā)難度，縮短了用戶的開發(fā)周期；其協(xié)議保證了整個無線通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性、得包率，下圖為E70-433NW30S模塊實物圖：

　　E70-433NW30S模塊實物圖

　　三、星型組網簡介

　　在星型拓撲結構中，網絡中的各節(jié)點通過點到點的方式連接到一個中央節(jié)點上，由該中央節(jié)點向目的節(jié)點傳送信息。星型網絡拓撲如下圖所示：

　　1、星型網中任何兩個節(jié)點要進行通信都必須經過中央節(jié)點控制。因此，中央節(jié)點的主要功能有三項

  （1） 當要求通信的站點發(fā)出通信請求后，控制器要檢查中心節(jié)點是否有空閑的通路，被叫設備是否空閑，從而決定是否能建立雙方的物理連接；

  （2）在兩臺設備通信過程中要維持這一通路，保證數據傳輸的可靠性；

  （3） 當通信完成或者不成功要求拆線時，中央轉接站應能拆除上述通道。

　　星型組網相較于環(huán)形組網中一個節(jié)點故障，將會造成全網癱瘓以及對分支節(jié)點故障定位較難的不同，星型組網便于集中控制，因為終端節(jié)點之間的通信必須經過中心節(jié)點。由于這一特點，也帶來了易于維護和安全等優(yōu)點。終端節(jié)點設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。網絡延遲時間較小，系統(tǒng)的可靠性較高。

　　2、星型拓撲結構的主要優(yōu)點有

  （1）管理維護容易。由于所有的數據通信都要經過中心節(jié)點，中心節(jié)點可以收集到所有的通信狀況。

  （2）節(jié)點擴展、結構簡單、移動方便，相較于其他網絡拓撲結構而言，星型拓撲結構管理和維護容易。節(jié)點擴展時只需要與中心節(jié)點設備建立連接即可，而不會像環(huán)型網絡那樣“牽其一而動全局”。

  （3）易于故障的診斷與隔離。由于各終端分節(jié)點都與中心節(jié)點相連，故便于從中心節(jié)點對每一個節(jié)點進行測試，也便于將故障節(jié)點和系統(tǒng)分離。

　　由于星型組網具有以上優(yōu)點，因此它成為組網方式中廣泛而又首選使用的網絡拓撲設計之一，但如何避免星型網絡中多節(jié)點間的通信沖突成為最主要的問題。

　　四、星型組網的方式

　　星型拓撲結構中，為有效避免各節(jié)點之間通信出現(xiàn)沖突，中心節(jié)點和終端節(jié)點的交互主要有以下兩種常用的方式，一是主動輪詢方式，二是被動時間片方式，這兩種組網方式的簡介和對比如下：

　　1、主動輪詢方式

　　主動輪詢方式中，每一個終端節(jié)點都有自己唯一的ID號，中心節(jié)點主動根據終端節(jié)點的ID號依次詢問終端節(jié)點是否有數據需要發(fā)送，若某個終端節(jié)點有數據發(fā)送到中心節(jié)點，則中心節(jié)點開始處理接收到的數據。下圖為主動輪詢方式示意圖：

　　優(yōu)點

  （1） 終端節(jié)點不用受到時間片的限制，更加自由；

  （2） 在終端節(jié)點與中心節(jié)點交互不頻繁時，理論上對傳輸數據的長度和時間沒有要求；

  （3） 網絡穩(wěn)定性較高，被動時間片方式對各個節(jié)點晶振的一致性要求較高，而主動輪詢方式不會由于晶振的微小偏差而影響各節(jié)點的通信；

  （4） 程序結構相比被動時間片方式要更加簡單清晰，易于理解；

　　缺點

  （1） 若一個終端節(jié)點一直連續(xù)不斷的發(fā)送數據，會直接影響其他終端節(jié)點與中心節(jié)點的通信，可能導致其他終端節(jié)點無法正常與中心節(jié)點進行通信。

  （2） 由于終端節(jié)點沒有主動發(fā)送數據的功能，必須要經過中心節(jié)點詢問后才能發(fā)送數據，因此，還沒有被輪詢到的終端節(jié)點即使有數據也不能立即發(fā)送。

  （3） 若網絡中的終端節(jié)點越多，中心節(jié)點輪詢完一次終端節(jié)點所需要的時間越多，網絡延遲越大。

　　2、被動時間片方式

　　被動時間片是指中心節(jié)點會定時同步網絡中所有終端節(jié)點的時間，某個終端節(jié)點想要發(fā)數據只能在自己的時間片內，不能大于系統(tǒng)分配的時間長度，要保證任務在需要執(zhí)行的時候能夠進入該執(zhí)行的任務中，

　　優(yōu)點

  （1） 被動時間片方式的通信效率更高，節(jié)省了主動輪詢方式中，中心節(jié)點輪詢所需要的時間。由于主動輪詢方式在通信時是需要中心節(jié)點根據終端節(jié)點的ID號依次查詢終端節(jié)點是否有數據要發(fā)送，以此保證各個節(jié)點的數據不會沖突，確保網絡的可靠性，但查詢的過程是沒有有效的數據在進行交互的，站在數據傳輸的角度，查詢的時間是“無效”的。

  （2） 可設置各個終端節(jié)點的時間片，更加靈活；

  （3） 由于采用時間片的機制，因此各個終端節(jié)點都相互獨立，讓數據交互更加有秩序；

　　缺點

  （1） 在編寫程序時，時間片需要合理的設置，各個終端節(jié)點與中心節(jié)點交互的時間是比較嚴格的。時間片設得太短會導致過多的中斷和任務切換，降低了CPU效率；而設得太長又可能引起對終端節(jié)點交互請求的響應變差；

  （2） 中心節(jié)點必須定時發(fā)送同步命令，避免各個終端節(jié)點間因晶振的偏差而導致各節(jié)點時間不同步的情況發(fā)生，若中心節(jié)點沒有發(fā)送同步命令，可能會導致時間片混亂、數據傳輸錯誤甚至是網絡崩潰的情況。

  （3） 各個終端節(jié)點的數據只能在自己的時間片內發(fā)送，若在規(guī)定的時間片內沒有將數據發(fā)送完成，只能等到下次繼續(xù)發(fā)送。

　　總的來說，主動輪詢方式適用于對實時性要求不高、每次數據傳輸量較大的場合，被動時間片方式更加適用于對實時性要求較高、數據傳輸量較小的場合。

本文來自：成都億佰特