ieee802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的gts時(shí)延分析

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1、IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的GTS時(shí)延分析　　【摘要】為準(zhǔn)確評估IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)中GTS實(shí)時(shí)傳輸性能，保證實(shí)時(shí)傳輸，簡單介紹了IEEE802.15.4協(xié)議的GTS調(diào)度機(jī)制，建立了GTS調(diào)度機(jī)制的數(shù)學(xué)模型和仿真模型，分析了不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下超幀參數(shù)SO對GTS調(diào)度機(jī)制的時(shí)延的影響。結(jié)果表明，數(shù)據(jù)到達(dá)率、最大突發(fā)值較低時(shí)，其超幀指數(shù)越低，系統(tǒng)相應(yīng)的時(shí)延界限就越??；最大突發(fā)值較大時(shí)，系統(tǒng)的時(shí)延界限在超幀參數(shù)SO=2時(shí)取得最小值，能更好地保證實(shí)時(shí)傳輸?！　　娟P(guān)鍵詞】IEEE802.15.4保障時(shí)隙時(shí)延數(shù)據(jù)包到達(dá)

2、速率最大突發(fā)值　　[Abstract]ToaccuratelyevaluateGTSrealtimetransmissionperformance，guaranteerealtimetransmission，thepaperbrieflyintroducedtheGTSmechanisminIEEE802.15.4protocol，builtthemathematicalmodelandthesimulationmodelofGTSmechanism，andanalyzedtheimpactofSuperfram

3、eOrderontheGTSdelayboundunderdifferentnetworkconditions.Resultsshowedthatwithlowarrivalratesandlowburstsize，lowsuperframeorderwassuitableforprovidinglowdelaybounds.However，iftheburstsizeisrelativelyhigh，superframeorderSO=2isbetterforprovidingtimelinessguarant

4、ees.　　[Keywords]IEEE802.15.4guaranteedtimeslotdelaypacket7arrivalratemaximumburstvalue　　1引言　　IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)新興的無線通訊協(xié)議，是IEEE組織針對LR-WPAN（Low-RateWirelessPersonalAreaNetwork，低速率無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)）制定的無線通信標(biāo)準(zhǔn)[1]。該標(biāo)準(zhǔn)以低速率傳輸、低能耗、低成本為出發(fā)點(diǎn)，旨在為個(gè)人或者家庭范圍內(nèi)不同設(shè)備之間的低速互連提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2]。由于該標(biāo)準(zhǔn)定義

5、的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)的特征與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有許多相似之處，故很多研究機(jī)構(gòu)和公司把IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層和媒體接入控制MAC層的通信標(biāo)準(zhǔn)[2]?！　EEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和媒體接入控制MAC層[3]，IEEE802.15.4協(xié)議支持信標(biāo)使能模式（BeaconMode）和非信標(biāo)使能模式（non-BeaconMode）[4]。在非信標(biāo)使能模式下，網(wǎng)絡(luò)中不會周期性地產(chǎn)生信標(biāo)幀，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都通過非時(shí)隙CSMA-CA協(xié)議接入信道，適合較大數(shù)據(jù)的傳輸，具有良好的自組織性。然

6、而，非信標(biāo)使能模式不能保證數(shù)據(jù)幀的實(shí)時(shí)傳輸。信標(biāo)使能模式則可完成對實(shí)時(shí)性要求較高的數(shù)據(jù)的傳輸，在此模式下，通過調(diào)度超級幀中的保障時(shí)隙（GuaranteedTimeSlot）提供可預(yù)測的最低服務(wù)保證，通過對GTS的評估分析，可以預(yù)測該網(wǎng)絡(luò)最差的實(shí)時(shí)性能?！　”疚幕诰W(wǎng)絡(luò)演算原理，提供一種評估IEEE802.15.4　　網(wǎng)絡(luò)中GTS實(shí)時(shí)傳輸性能的方法。這里提出兩個(gè)GTS調(diào)度的服務(wù)曲線模型，并推導(dǎo)出了相應(yīng)的時(shí)延閾值和工作周期，另外還分析了IEEE802.15.4參數(shù)對時(shí)延界限的影響。7　　2IEEE802.15.4MA

7、C協(xié)議　　IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和MAC層[1]。在該標(biāo)準(zhǔn)的物理層中，定義了網(wǎng)絡(luò)的物理信道、調(diào)制方式、擴(kuò)頻方式等，其功能是激活和關(guān)閉無線發(fā)送器、能量檢測、鏈路質(zhì)量指示、選擇信道、空閑信道評估以及通過物理信道發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀[4]。MAC層的主要功能是規(guī)范信道訪問的方式，通過一定的共享機(jī)制使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)能有序平等地訪問物理信道?！　EEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MAC協(xié)議主要有兩種通信模式：信標(biāo)使能模式和非信標(biāo)使能模式。非信標(biāo)使能模式主要為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供公平的無線信道的接入，即非時(shí)隙CSMA-CA

8、協(xié)議；信標(biāo)使能模式的信道訪問方式分為兩種：基于沖突退避機(jī)制的時(shí)隙CSMA-CA協(xié)議和針對低時(shí)延應(yīng)用傳輸?shù)腉TS（GuaranteedTimeSlot，保障時(shí)隙）機(jī)制[5]。　　在IEEE802.15.4的MAC協(xié)議中，引入了超幀結(jié)構(gòu)（SuperframeStructure）的概念[6]。系統(tǒng)在信標(biāo)使能模式下使用超幀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)器和設(shè)備之間的時(shí)間同步、PAN（Person