星型組網的兩種方式優缺點解析

　　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、安防系統等領域中，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無線產品的開發和使用。

　　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（協調器）支持多達200個節點與其通訊，所有操作配置采用行業標準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節點并發的433MHz 無線模塊，解決了傳統433MHz無線數傳無法并發而引起的一系列問題。可以并發后，用戶無需再花費精力處理復雜組網協議，從而大大降低了客戶的開發難度，縮短了用戶的開發周期；其協議保證了整個無線通信系統的穩定性、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，網絡中的各節點通過點到點的方式連接到一個中央節點上，由該中央節點向目的節點傳送信息。星型網絡拓撲如下圖所示：

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

  （1） 當要求通信的站點發出通信請求后，控制器要檢查中心節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。

　　星型組網相較于環形組網中一個節點故障，將會造成全網癱瘓以及對分支節點故障定位較難的不同，星型組網便于集中控制，因為終端節點之間的通信必須經過中心節點。由于這一特點，也帶來了易于維護和安全等優點。終端節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，系統的可靠性較高。

　　2、星型拓撲結構的主要優點有

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

  （2）節點擴展、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。節點擴展時只需要與中心節點設備建立連接即可，而不會像環型網絡那樣“牽其一而動全局”。

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

　　由于星型組網具有以上優點，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，為有效避免各節點之間通信出現沖突，中心節點和終端節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，每一個終端節點都有自己唯一的ID號，中心節點主動根據終端節點的ID號依次詢問終端節點是否有數據需要發送，若某個終端節點有數據發送到中心節點，則中心節點開始處理接收到的數據。下圖為主動輪詢方式示意圖：

　　優點

  （1） 終端節點不用受到時間片的限制，更加自由；

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

  （3） 網絡穩定性較高，被動時間片方式對各個節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） 若一個終端節點一直連續不斷的發送數據，會直接影響其他終端節點與中心節點的通信，可能導致其他終端節點無法正常與中心節點進行通信。

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

  （3） 若網絡中的終端節點越多，中心節點輪詢完一次終端節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點會定時同步網絡中所有終端節點的時間，某個終端節點想要發數據只能在自己的時間片內，不能大于系統分配的時間長度，要保證任務在需要執行的時候能夠進入該執行的任務中，

　　優點

  （1） 被動時間片方式的通信效率更高，節省了主動輪詢方式中，中心節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點根據終端節點的ID號依次查詢終端節點是否有數據要發送，以此保證各個節點的數據不會沖突，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，各個終端節點與中心節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點交互請求的響應變差；

  （2） 中心節點必須定時發送同步命令，避免各個終端節點間因晶振的偏差而導致各節點時間不同步的情況發生，若中心節點沒有發送同步命令，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） 各個終端節點的數據只能在自己的時間片內發送，若在規定的時間片內沒有將數據發送完成，只能等到下次繼續發送。

　　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