智能体相互通信，由于应用场合和环境不同，所以选择的通信技术也不同。本章的重点是叙述智能体之间的通信方式。这里讨论了智能体的通信原理以及它与传统计算机通信的差别。然后探讨3种智能体通信标准：IEEE 802.15.4、IEEE 802.11 (WiFi)和电力线载波( Power Line Carrier，PLC)通信。一.智能体通信类型 智能体通信分成3种类型：一对一、一对多和多对一。每种通信类型都应用于不同的场合，许多应用都采取多种类型结合的方式。智能体是基于其应用的特殊通信类型。用于测量医院病人的生理参数的智能体网络，与监视工业机器人变化的工业智能体网络有很大的差别，但是，这些不同类型的网络共享许多网络通信的规则。智能体经常在不可靠的通信信道上进行通信。

带有无线发送器的智能体在发送时可能受到附近其他无线发送器的干扰。无线信号也可能被位于发送器和接收器之间的实体所干扰。对智能体而言，由于低功耗无线通信使用未经许可的无线电频率带宽，这种情况下，它们和其他无线通信技术共存，无线干扰的风险更大。对于有线技术，干扰的风险可能更小，但仍然是通信协议必须事先处理的一个关键问题。由于通信信道固有的不可靠性，运行在通信信道上的通信协议通常提供具有可靠性**的机制。由于无线干扰而丢失的信息会被重新发送。并不是所有的应用都需要严格的可靠性，然而，对于这些应用，通信信道的底层尽可能提供足够的可靠性。无线通信不仅是一种不可靠的媒介，而且也是一种共享媒介。当通过无线方式发送一组消息时，附近的节点可能同时也在发送一组消息。

由于媒介是共享的，两组消息在传播中可能串扰，接收器可能接收不到任何消息。无线通信协议必须将这点包括在考虑范围之内。不同的智能体应用有不同的通信需求。涉及移动体的应用，如可随身携带的传感器， 通常需要快速识别周围网络拓扑结构的改变。相反地，高度稳定的应用，如静止装置的工业监视，由于拓扑结构很少改变，并不需要网络拓扑快速更新。无线发送器的功耗影响着网络结构和通信类型。因为无线通信需要关闭来节省电能，拥有低电能的网络是难以维持长时间的复杂通信模式的。1.一对一通信 一个智能体和另一个智能体通信时称为一对一通信类型。通信涉及其他智能体，因此通信可能经过一个智能体网络获取路由。在图4.1中，两个智能体互相通信，但由于它们在通信节点之间向前传递数据包，所以其他两个物体也会被涉及。

图4.1智能体网络一对一通信 2.一对多通信 一对多通信模式（如图4.2所示）是一个节点向多个节点或网络中所有节点发送消息。例如，可以发送一条指令到网络中的一组节点。图4.2智能体网络的一对多通信 根据通信类型使用的状态，对信息传递的可靠性的要求是不同的。如果需要高可靠性，通信协议必须能够重发消息直到每个接收器成功收到消息。如果可靠性不是一个硬性的要求，那么协议可能不需要重发任何消息，但协议希望通信媒介足够可靠以使消息到达接收器。上述情况使一对多通信有很多种形式。很多机制和协议已经被设计出来用于执行低功耗无线通信网络中的一对多通信。一对多通信简单的形式是网络泛洪。这是靠每个节点广播即将发送的消息来进行的。当一个节点收到来自邻居节点的广播消息时，该节点会重新广播消息。

除非发生无线冲突或者干扰造成了消息丢失，这种机制的效果是消息终会到达网络中所有节点。尽管在许多种情况下网络泛洪会发挥得很好，但仍不是一种可靠的机制。不能**采用这种机制发送的消息到达目的地。由于干扰或者冲突而丢失的消息不能被重新发送，为了实现可靠的一对多通信，通信协议必须检测丢失的消息然后重新发送。Trickle是一种用于低功耗无线网络的可靠一对多通信机制。它采用周期重发策略来**丢失的消息能够被重新发送。为了避免发送器负载过高，协议提供一种机制来减少发送消息的数量。通过给每条消息分配一个序列号，协议就可以知道哪些节点已经收到了消息。如果节点被侦听到正在发送一个旧的序列号，那么它的任何一个邻居节点都能够将新消息重发到具有旧序列号的节点，以确保新的消息被所有节点收到。路由协议用一对多通信来建立一对一通信路径。

例如，一对- AODV协议用一个一对多方式来找到一个到达通信末端点的路径。3.多对一通信 多对一通信（图4.3）用于收集传感器信息，例如来自于网络节点的温度数据，但它也能用于网络的正常工作状态信息。节点向sink节点周期性地发送状态报告。sink节点将网络的整体表现报告给外部观察者。在多对一通信中，网络内部可能有一个以上的sink节点。如果应用程序不能明确数据被发送到指定节点，那么网络可以选择将数据发送到离发送节点近的sink节点。这就使多sink节点网络采集数据的效率比单sink节点网络要高。为了建立多对一通信网络，节点应建立树形结构，根节点位于sink节点。sink节点通过发送重复的广播消息来告知它的存在，表明发送节点邻近sink节点。邻居节点侦听到传送信号并传送消息，表明它们距离sink节点有一跳的距离。

按此规则，距离sink节点有两跳距离的节点广播发送这条消息等。类似地，网络中的每个节点将知道它们离sink节点的距离，同时也知道哪个节点离它们更近。当发送数据包时，节点只将其发送到距sink节点近的节点。尽管基于跳数的路由路径的构建方法是简单的，但它也存在问题。距离sink节点很近的节点可能位于无线信号较弱的区域内，而距sink节点更远的节点可能位于无线信号较强的区域内。为了到达sink节点，好发送给位于信号较强区域的节点，虽然它可能距sink节点的距离更远（跳数更多），但是数据包在不需要重发的情况下，成功发送的概率会更高。对于多对一通信除了用跳数来评价无线通信的质量外，还有一些成本指标需要考虑。Woo等探索了几种规则，其中基于预期传送次数的指标是一个较好的选择。这个规则，叫做预期传送(ETX)。

这个发现也被其他人证樊85，94]。ETX的思想用一个例子来解释比较清楚。图4.4展示了5个节点(A到E)的网络。节点A想发送一个消息到节点E：路径应该如何选择？路径A-B-E是两跳，而A-C-D-E是三跳。如果节点A用跳数作为路由准则，路径A-B-E将会被选择。基于ETX的路由准则将每个路径的ETX都考虑在内。传输的效果依赖两个相邻节点的通信质量，并且这能够通过发送两个节点间的探测数据包以及计算多少跳到达来评估通信质量。在上一个例子当中，路径上每对节点的ETX都已经评估了。路由协议计算所有路径的ETX准则以形成目标的路由准则。在这种情况下，路径A-B-E有5.3个ETX，这表示在这条路径上一个数据包到达目的地之前需要5.3个传送。另一方面，路径A-C-D-E有4.3个ETX，这意味着少于路径A-B-E。

因此路径协议选择A-C-D-E，意味着具有更少的ETX，即使它比路径A-B-E具有更多的跳数。采集树协议( Collection ?Tree ?Protocol，CTP)是多对一协议的一个例子，其利用ETX来建立树形网纠。在CTP LfJ，每个节点周期性地广播ETX剑近的sink节点。为了避免网络过载，广播数量经过一个类似于Trickle的压缩机制来减少。图4.3智能体网络多对一通信 ? ? ? ? ?图4.4 5节点网络的ETX 二.物理通信规则 本节讨论用于智能体的3个不同的物理通信机制：两个无线传输机制即IEEE 802.15.4和IEEE 802.11，以及PLC。这3个机制有不同的地方，也有相似的地方。IEEE 802.15.4和IEEE 802.11都是无线规则。

PLC是有线的，它采用电源线作为物理媒介。不过，这3种机制都是在无法预知的物理传输媒介上运行，因而必须有处理数据丢失的预案。从网络观点来看，3种机制间大的不同在于物理信号的范围。IEEE 802.15.4是相对短距离的传送方式，单个无线信号仅仅能传送几米远。IEEE 802.11有更远的物理范围，有时远达几百米。而PLC传送距离由可传播信号的物理电线长度和连接到电线的等效载波负载阻抗来决定。物理范围有很多网络形式的含义。在一个PLC网络中，只要没有节点与电线物理分离，所有连接到相同物理网络的节点都有相同的连接。相反地，IEEE 802.15.4节点必须支持网络随着节点的移动或者物理传送环境的改变而动态地改变。IEEE 802.11有相似的特性，但由于它们更长的距离，所以它们是不明显的。

由于IEEE 802.15.4网络协议的短距离，它需要一个路由机制来提供网状网。因为节点不能直接到达所有其他节点，所以节点必须准备为邻居节点提供中继通信。在PLC中，同一网络中，因为任一节点都能直接到达其他所有节点，所以单独节点不需要其他节点中继；但是不同网络中节点可以通过中继路由传送数据。对于802.11，大多数802.11网络有相互连接的访问点。因此，这些节点本身不需要相互中继数据，但是能向与近访问点没有直接连接的节点发送数据。三. IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4是用于低功耗、低数据传输速率应用的标准无线通信技术loo]。该标准是由IEEE的802.15个域网(PAN)工作组开发出来的。802.15.4具有大250Kbps和大ImW的输出功率。802.15.4理论传输范围大到数十米。

IEEE 802.15.4重点考虑低成本和低复杂度的发送器，这使得IEEE 802.15.4在智能体中得到广泛应用。许多公司都生产兼容IEEE 802.15.4的设备。由于IEEE 802.15.4具有普遍性，同时它适用于无线收发，近期在802.15.4上开发了许多低功耗无线设备，如WirelessHART、ISAlOOa、IPv6和ZigBee。IEEE 802.15.4标准定义了两个层：物理层和MAC层。物理层指定经过物理无线媒介 传送和接收的消息有多少。MAC层指定有多少来自物理层的消息需要被处理。尽管IEEE 802.15.4标准定义了物理层和MAC层的几种规范，但并不是所有规范都被广泛采用。例如，WirelessHART标准采用物理层规范和MAC层数据包头标格式，而不是完全的MAC行为。

相反地，WirelessHART将自己的逻辑添加到MAC格式的顶端。802.15.4大数据包为127字节。因为IEEE 802.15.4用于低数据传输速率的设备，所以数据包很小。又因为MAC层给每个数据包都添加一个头标，所以可用于上层协议和应用的数据量在86到1 16字节之间。因此上层协议经常添加一些机制来将较大的数据块分解成多个802.15.4帧。IEEE 802.15.4通常是由硬件和软件相结合来执行的。底层部分——物理层和MAC层处理的一部分在硬件中被执行，而高层如MAC层的逻辑部分在软件中执行。该标准已经有几个应用的实例存在了。IEEE 802.15.4网络被分成如图4.5所示的PAN。每个PAN都有一个PAN协调器和一系列成员。

在PAN中发送的数据包携带一个16位的PAN标识，该标识指定了数据包要到达的地址。一个作为PAN协调器的设备可以参与到一个PAN中，同时可以作为一个成员参入到另一个PAN中。图4.5 ?FFD和RFD工作过程示意图 其中实心黑点表示IEEE 802.15.4网络中的FFD，空心点表示RFD。FFD中的两个是两个PAN集的PAN协调器，如虚线圆。右边的PAN包含两个FFD，但仅有一个是PAN协调器。IEEE 802.15.4标准描述两种类型设备：完整功能装置(FFD)和精简功能装置(RFD)。FFD比RFD更强大，能够作为PAN协调器使用。RFD仅仅能与FFD进行通信，而FFD与FFD、RFD都能进行通信。

尽管802.15.4规则定义了802.15.4支持的3种类型的网络结构——星型拓扑、网状拓扑和簇树拓扑，但大部分运行在802.15.4顶部的协议并没有采用802.15.4拓扑结构。相反地，它们在802.15.4 MAC层的项部建立了自己的网络拓扑结构。由于这个原因，我们不去细述802.15.4定义的网络拓扑。1.802.15.4地址 在802.15.4网络中每个节点都有一个64位的地址，它唯一标识了这个设备。由于在802.15.4中数据包大小被限制，不允许使用64位长度的地址。因此，802.15.4允许节点采用16位长度的短字节地址。短地址由PAN协调器分配且仅仅在一个PAN环境下是有效的。节点可能选择用这两种地址格式中的一种发送数据包。地址写成十六进制并用冒号分开。

一个长的802.15.4地址例子为00：12：75：00：1 1：6e:cd:fb。图4.6是802.15.4地址的一个例子：一个长地址00：12：75：00：11：6e：cd：fb和一个短地址6a。图4.6 ?IEEE 802.15.4支持两种地址格式 长地址全球唯一并且每个802.15.4设备分配一个制造商的地址。每个制造商需要一个24位且唯一由IEEE定义的组织标识符(OUI)。为此，申请的组织一次性付费1650美元给IEEE。OUI用在设各地址的开始24位上。剩余的40位由制造商分配且对于每个设备来说必须是唯一的。PAN协调器运行时分配短地址且短地址仅仅在其地址分配内的PAN中是有效的。

虽然这样，但是通过它自己PAN的16位标识符和与它通信的设备所在的另一个PAN标识符，以及具有短地址的设备与它所在PAN外的设备进行通信是可实现的。IEEE 802.15.4标准在分配PAN内唯一短地址时并没有描述任何特殊的被一个PAN协调器使用的算法。2.802.15.4物理层 物理层决定了无线电运行、无线电调制和信号解调时的无线电频率。IEEE 802.15.4运行在3个自由的兀线电频段上。由于各个地区无线电规则不I刊，世界各地的自由频段的准确数值都是不同的：在美国，IEEE 802.15.4利用902-928MHz带宽；在欧洲，802.15.4利用868-868.8MHz带宽；在世界其他地方，802.15.4利用2400-2483.5MHz的带宽。IEEE 802.15.4定义了26个不同的运行信道。

在每个频率带宽内，有许多定义的信道，如图4.7所示。信道0只在欧洲被定义，并且定义在868MHz频段上。信道1-10只在美国被定义，且被定义在902-982 MHz带宽上，信道带宽为2MHz。信道11-26定义在2.4GHz频段上，这使得它们在各地都有效，信道带宽为5MHz。基于信道频率，IEEE 802.15.4采用两种类型的无线调制方式。信道O-10使用二进制相移键控(BPSK)，而信道11-26使用正交相移键控(QPSK)。在所有信道中，IEEE 802.15.4利用直接序列展频技术(DSSS)调制。与调制技术一样，位速率依赖于无线信道。信道0的位传输速率为每秒20000位。对于信道1-10，位传输速率为每秒40000位，而对于信道11-26，位传输速率为每秒250000位。

在2.4GHz带宽上的IEEE 802.15.4无线信道与802.11 (WiFi)共享其无线频段，并且与802.11信道有非常多的重叠。因为802.11有比较高的输出功率，所以802.11干扰了802.15.4的通信。图4.8展示了802.15.4和802.11的重叠部分。除了25和26信道外其他所有的802.15.4信道都被802.11信道覆盖。当无重叠的802.11信道1、6和11被使用时，有两个额外的802.15.4信道（15和20）没有受到802.11的干扰。然而，分配在不同的管辖范围内的信道是不同的，并且可能随时发生变化。图4.8 802.15.4和802.11的重叠部分 物理层也提供机制来测量给定无线信道的功耗。

这被MAC层用来决定是否有另一个节点可能正在一个特定信道上传输，并且靠MAC协调器来扫描寻找带有低空闲功耗的有效信道。高使用率状态下的功耗水平是来源于信道频率上无线源的低干扰的标志。无线功耗检测机制也用于提供一个清楚的信道分配( CCA)机制，物理层能够评估另一个节点是否正在进行无线传送。这是在以下3种方法中进行的：①测量无线功耗并将它和预定义阈值比较；②解调输入无线信号来验证是否为有效的802.15.14信号；③结合功耗检测方法和信号调制方法。CCA被MAC层用来存取无线媒介。3.802.15.4的MAC层 MAC层目的是控制对无线媒介的访问。由于相互接近的发送器和接收器之间彼此共享无线媒介，MAC层为所有节点提供一种机制，来决定何时媒介是空闲的、何时可以安全发送信息。

IEEE 802.15.4 MAC层提供管理信道，即将到来的数据帧的确认和帧接收的回应。此外，802.15.4 MAC层提供时分多址(TDMA)机制用于媒介访问，PAN协调器给PAN设备分配时隙槽，并通过标志信息的传送来执行进度表。然而，这个标志模式并没有在802.15.4协议的运行中被广泛使用，因此没必要进一步讨论。信道访问管理是通过使用由物理层提供的CCA机制来完成的。在发送一个数据包前，MAC居要求物理层执行一个CCA检验。如果CCA显示另一个节点正在传送，那么MAC就会暂缓发送自己的数据包，相反地，MAC层等待一个特定时刻，稍后重试发送数据包。MAC层通过计算整个帧的1 6位循环冗余校验码(CRC)来执行正在传送帧的校验。

CRC被用于校验帧中的传输错误，并且当帧被发送时，它被帧的发送器计算，被添加到传输的数据包中。如果被接收器计算的CRC与帧尾的CRC不匹配，那么接收器将判定传输错误并抛弃该帧。MAC层提供接收帧的自动确认机制。如果一个传入帧有确认位集，那么MAC层给媒介发送一个确认帧。只有当传入帧的日标地址和设备地址相同，并且传入帧的CRC有效时，确认帧才会被发送。确认帧并没有明确地传送到被确认的数据帧的发送节点，而是广播到所有节点。因此，许多运行在802.15.4之上的上层协议执行自己的确认机制。4.802.15.4帧格式 通信协议指定了一个通用的数据包格式，以至于所有节点都知道如何构建和分析来自于其他节点的数据包。数据包由3部分组成：帧头、数据段、，帧尾。帧头包含控制数据，如地址、序列号和标志。

数据段包含上层数据，因此数据段的结构通常没有被指定，而是留给上层协议去指定。如果帧尾被指定了，那么它通常包含校验段或加密签名。这些数据经常在数据传送时被计算。帧尾在数据包的其他部分发送完成之后再发送。IEEE 802.15.4为所有的数据包传送定义了一个通用的数据包格式。该数据包格式包含物理层部分和MAC层部分。物理层添加一个同步头标，而MAC层添加一个帧头和帧尾。帧头格式如图4.9所示。图4.9 ?IEEE 802.15.4物理层和MAC层头标格式 物理层添加的同步头标包含一个前文、帧起始界定符( SFD)和一个长度域。前文用于使发送器和接收器同步传输，这样接收器就能正确地接收数据包的后续部分。SFD告诉接收器前文的结束和帧的开始。单字节长度域告诉接收器多少个字节将会到来。数据包的后续部分的大长度是127B。

MAC层帧头直接排列在物理层头标后面。MAC层帧头包含两个控制字节，称为帧控制，它包含说明接收器该如何解释帧头剩余部分的标识，同时标识也指示帧是否应当被确认。接下来的帧控制字节是单字节序列号。序列号用于将确认结果和数据包的确认过程联系起来，也就是确认的结果中应该携带与数据包相同的序列号。帧控制段和序列号段决定了地址段，它们包含数据包发送器的地址和数据包接收器的地址，同样也有发送和接收PAN的标识符。所有的寻址都是可选的。它们的存在被帧控制段的标志指出。地址段被接收器用来决定自己是否接收数据包。地址段后面是一个可选的安全字段，它包含检验数据安全的方式，如可选加密消息完整性检查( MIC)字段。数据段在MAC层帧头的后面，长度在86-116B之间。数据段大尺寸是由使用的可选MAC层段的数量决定的。

802.15.4帧的数据段结构在802.15.4标准中没有详细说明，但被运行在802.15.4上的协议或应用程序所定义。在802.15.4数据包的末尾是帧检验序列段(FCS)帧尾，它包含CRC（循环冗余校验），MAC层用CRC来检验是否由于位错误而将传入数据包抛弃。5.能耗 IEEE 802.15.4的电能消耗是由执行物理层通信电路的电能消耗和无线模块的工作时间来决定的。为维持无线模块的通信能力，有几种方法可以关闭无线通信。图4.10展示了CC2420 IEEE 802.15.4无线收发器的电路功耗（包括空闲、侦听、发送、低电和满电力耗），如CC2420数据单报告所示。这显示了空闲电能消耗明显低于侦听和发送数据消耗。然而在空闲模式下，收发器不能接受任何数据。在发送模式下电能消耗低于任何侦听模式下的电能消耗。

发送模式的电能消耗取决于输出功率，可以通过基于每个数据包的软件进行配置。图4.10 ? CC2420 IEEE 802.15.4无线电收发器 四.IEEE 802.11和WiFi IEEE 802.11的设计初用于笔记本电脑和通用PC机上的高速、短距离通信的无线通信标准。IEEE 802.11是在20世纪90年代末引进的，自开始至今有很多标准版本被发行。每个标准的新版本支持更高的传输速率。标准的第一个版本在1997年发行，有大lMbps的传输速率。标准的新版本802.11g有大54Mbps的传输速率。WiFi是WiFi联盟的一个商标。WiFi商标的目的是标识兼容其他WiFi和802.11系统的装置和软件。在早期的802.11设备中，来自于不同商家的配置彼此间相互合作是不确定的。

通过使用WiFi商标，这不再成为一个问题。本书用名称802.11来区分我们正在讨论的是底层技术，而不是互操作性方面的技术。IEEE 802.11和WiFi在许多家庭和办公室中被用来提供无线因特网连接。今天的笔记本电脑集成了802.11电路。802.11基站的成本很低，且在世界范围内是有效的。许多家用广播路由和DSL调制解调器包含802.11基站。智能电话例如iPhone包含802.11收发器。到2012年为止802.11设备将在世界范围内达到数十亿。对于智能体网络，802.11有许多积极的方面。802.11在世界范围内的广泛应用使得智能体网络发展更为容易。在802.11网络存在的地方，不需要额外的基础设施支持运行在802.11协议上的智能体网络。

同样，802.11芯片、路由和网卡减少了基于802.11智能体的硬件成本。另外，802.11在世界范围内的应用和有效性使得它被广泛地了解和认可。对于智能体网络运营商，这为技术网络结构和工程提供了巨大的市场。由于802.11设计用于笔记本电脑和个人电脑的高速传输，它的高能耗是众所周知的。相比802.15.4收发器，802.11收发器的功耗要高得多。对于智能体网络，功耗是个关键问题。传统上，802.11已经被看成是功耗极大的技术，因此被认为对智能体是无用的。然而，近出现了一个新的低功耗802.11收发器。像智能体一样，它们对系统进行了优化，在大部分时间处于休眠模式。在功耗很低的休眠模式下，这些收发器延长了标准AA纽扣电池的寿命。

1.网络拓扑和形式 IEEE 802.11支持两种模式的网络拓扑：基础结构模式和点对点模式(也称为独立模式，IBSS)。在基础结构模式中，所有的802.11收发器能够直接彼此通信，无须在通信范围内有接入点。尽管大部分802.11收发器支持点对点模式，然而基础结构模式是经常被使用的。图4.11是在接入点模式中802.11网络拓扑的例子。该网络有两个连接到有线主干网的接入点，接入点连接到主电源。每个802.11收发器连接到接入点中的一个。在节点间的通信经过接入点或者直接经过无线媒介。如果节点处在彼此的有效通信范围内，它们将直接彼此通信，否则，它们将通过发送自己的数据包到与它们相邻的接入点来通信。与外部网络通信必须经过接入点。

图4.11接入点模式中802.11网络拓扑 在基础结构模式网络中的通信发生之前，节点必须将它们自己和接入点相连。一系列节点和其接入点被称为一个基本服务集(BSS)。如果考虑一个以上的接入点，节点和接入点的集合被称为一个扩展服务集(ESS)。每一个服务集都有一个服务集标识(SSID)与之相连。SSID是个典型的人工可读的字符集。字符通常被称为网络名字或网络ID。为了加入网络，一个节点首先要探寻有效的SSID。扫描可以是主动的，也可以是被动的。通过主动扫描，节点广播一个探寻请求数据包。假如节点想加入一个特殊网络，探寻请求可以包含一个SSID；假如节点想探寻任意有效网络，探寻请求也可以包含一个空的SSID。接入点通过探寻响应数据包来回复节点。它包含网络构型参数，例如网络使用了哪个信道。

当节点发现一个可以与之连接的合适网络时，节点首先必须向该网络认证它自己。如果认证请求被接入点接受，节点发送一个连接请求帧到接入点。接入点用连接回复帧进 行回复，并使该节点连接到网络。2.物理层 大部分IEEE 802.11网络使用自由的2.4GHz带宽，因为其他频段已经被其他标准占用。1997年出版的首个802.11规则提供了两个无线传输层的版本：一个用于无线频率环路，另一个用于DSSS。而后，其他物理层出现了，例如802.11a、802.11b和802.11g，这些版本使用更多的调制机制并达到了更高的速度。在2.4GHz带宽中，IEEE 802.11运行在14个不同的物理无线信道上，信道1、6和11没有重叠。信道12、13和14由于受到每个国家的无线频率许可限制并不是有效的，如图4.12所示。

信道12、13和14并不是在每个国家都有效，明显的是日本，这是因为：由于无线频率许可，大部分的2.4GHz带宽是可用的。14个信道并没有完全分开，有相当大的重叠。信道1、6和11是不重叠的，并且实践证明这些信道无论何时都是可用的。? ? ? ? ? ? ? ?图4.12 ?IEEE 802.11运行在2.4GHz带宽内14个不同的信道上 802.11支持几种不同的传输速率。每个802.11数据包用固定的位速率发送，但位速率在数据包之间是不同的。在彼此间发送数据包时，一个好的物理连接的发送．接收组合可能实现更高的位速率。为了兼容老版本的标准，广播数据包与指向特殊主机的数据包相比，以更低的速率发送。这使得即使是更老的收发器也能够参与到802.11设备网络中，但也允许新的设备能够使用更高速率的较新的收发器。

3.802.11的MAC层 802.11 ?MAC层的目的是控制无线媒介接入点以确保来自不同节点的发送不会彼此干扰。802.11的MAC层是基于带有冲突避免(CSMA/CA)机制的载波侦听多址访问。在发送一个数据包之前，每个节点侦听来自其他节点的传送。如果侦听到其他节点的传送，节点将会使自己的传送推迟一个随机周期，以允许正在进行传送的节点完成其传送。802.11 MAC层使用主动确认机制：接收来自其他节点数据包的节点必须用一个确认数据包来回复。确认数据包的目的是让发送节点知道数据包已经被接收了。发送数据时，如果发送节点没有接收到确认数据包，那么数据包就会被认为是丢失了。即使数据包成功地被接收到，但确认数据包丢失了，数据包也会被认为是丢失了。确认过程如图4.13所示。

在无线通信中，当一个节点A在节点B和节点C的通信范围内，而节点B和节点C不在彼此的范围内时，所谓的隐藏终端问题发生了。由于这个原因，节点B和节点C可能在不明情况下干扰节点A的通信。为了避免隐藏终端问题，802.11 MAC层对发送接收(RTS/CTS)机制提供一个发送／确认请求。当一个节点即将发送数据包时，它广播一个请求来发送信息( RTS)。这个RTS信息包含数据包将要被发送到的节点地址。当接收节点侦听到这个信息，如果目前对节点来说发送数据包是可能的，那么它回复一个确认来发送CTS信息。如果节点知道另一个传送即将发生，那么节点就不会发送其CTS信息。发送节点只有当它侦听到一个CTS信息后才发送它的数据包。这个过程如图4.14所示。

?图4.13 IEEE 802.11 MAC层使用主动确认机制 ?图4.14 ?802.11 MAC层的RTS/CTS机制 ? ? ? RTS信息有两个目的：第一，它被接收器用来作为一个请求来检验媒介是否空闲可用；第二，它告诉邻近所有节点一个信息即将发送，并且在传送结束前它们不应当尝试发送任何数据包。4.低功耗WiFi 802.11设备和模块的低成本和世界范围内的使用使得802.11成为智能体的一个必要选择。然而到目前为止，802.11器件的功耗是很大的。由于802.11设计用于手提电脑和通用PC，它们的电能不需要像智能体那样严格的预算，802.11模块对智能体的蓄电池的蓄电量要求比较高。近一些低功耗802.11电路的出现，使得蓄电池维持的802.11设备运行时间更长。

这些设备的低功耗延长了传统AA电池几年的寿命。低功耗的802.11设备不仅仅改善了数