ieee802.15.4标准的gts时延分析

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1、IEEE802.15.4标准的GTS时延分析　　【摘要】为准确评估IEEE802.15.4网络中GTS实时传输性能，保证实时传输，简单介绍了IEEE802.15.4协议的GTS调度机制，建立了GTS调度机制的数学模型和仿真模型，分析了不同网络环境下超帧参数SO对GTS调度机制的时延的影响。结果表明，数据到达率、最大突发值较低时，其超帧指数越低，系统相应的时延界限就越小；最大突发值较大时，系统的时延界限在超帧参数SO=2时取得最小值，能更好地保证实时传输。　　【关键词】IEEE802.15.4保障时隙时延数据包到达

2、速率最大突发值　　[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标准是一个新兴的无线通讯协议，是IEEE组织针对LR-WPAN（Low-RateWirelessPersonalAreaNetwork，低速率无线个人区域网）制定的无线通信标准[1]。该标准以低速率传输、低能耗、低成本为出发点，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的低速互连提供统一标准[2]。由于该标准定义

5、的LR-WPAN网络的特征与无线传感器网络有许多相似之处，故很多研究机构和公司把IEEE802.15.4标准作为无线传感器网络的物理层和媒体接入控制MAC层的通信标准[2]。　　IEEE802.15.4标准定义了物理层和媒体接入控制MAC层[3]，IEEE802.15.4协议支持信标使能模式（BeaconMode）和非信标使能模式（non-BeaconMode）[4]。在非信标使能模式下，网络中不会周期性地产生信标帧，网络中所有节点都通过非时隙CSMA-CA协议接入信道，适合较大数据的传输，具有良好的自组织性。然

6、而，非信标使能模式不能保证数据帧的实时传输。信标使能模式则可完成对实时性要求较高的数据的传输，在此模式下，通过调度超级帧中的保障时隙（GuaranteedTimeSlot）提供可预测的最低服务保证，通过对GTS的评估分析，可以预测该网络最差的实时性能。　　本文基于网络演算原理，提供一种评估IEEE802.15.4　　网络中GTS实时传输性能的方法。这里提出两个GTS调度的服务曲线模型，并推导出了相应的时延阈值和工作周期，另外还分析了IEEE802.15.4参数对时延界限的影响。7　　2IEEE802.15.4MA

7、C协议　　IEEE802.15.4标准定义了物理层和MAC层[1]。在该标准的物理层中，定义了网络的物理信道、调制方式、扩频方式等，其功能是激活和关闭无线发送器、能量检测、链路质量指示、选择信道、空闲信道评估以及通过物理信道发送和接收数据帧[4]。MAC层的主要功能是规范信道访问的方式，通过一定的共享机制使网络中的节点能有序平等地访问物理信道。　　IEEE802.15.4标准的MAC协议主要有两种通信模式：信标使能模式和非信标使能模式。非信标使能模式主要为非实时数据提供公平的无线信道的接入，即非时隙CSMA-CA

8、协议；信标使能模式的信道访问方式分为两种：基于冲突退避机制的时隙CSMA-CA协议和针对低时延应用传输的GTS（GuaranteedTimeSlot，保障时隙）机制[5]。　　在IEEE802.15.4的MAC协议中，引入了超帧结构（SuperframeStructure）的概念[6]。系统在信标使能模式下使用超帧结构，实现协调器和设备之间的时间同步、PAN（Person