GTS 同步时隙.doc

一 .GTS是同步时隙； GTS（Guaranteed Time Slot）是为实现不同用户之间的通话，数字交换网络必须完成不同复用线之间不同时隙的交换，即数字交换网络某条输入复用线上某时隙的内容交换到指定输出复用线上的指定。随着应用WSN环境对实时性和可靠性要求越来越高，时延性也成为WSN中MAC协议设计考虑的重要因素，IEEE 802.15.4 MAC协议中同步时隙(GTS)机制为此提供解决方案。 GTS分配机制??? 设备节点要使用GTＳ进行数据传输，必须向网络中的PAN协调器进行申请，发送GTS分配请求命令，GTS请求命令帧的GTS特性域的特性类型子域设置为１(表示GTS分配)，根据所需的GTS特性设置GTS时隙长度和方向。??? PAN协调器接收到GTS请求命令帧，将发送确认帧，对接收进行确认。然后，PAN协调器根据CAP中所剩余的长度和请求GTS长度，检查在当前超帧中是否有足够的容量。如果没有达到保护时隙的最大数目(在1超帧中最多分配7个GTS)，并且所需分配长度的GTS不会将CAP的长度减少到小于aMinCAPLength(IEEE 802.15.4规定的CAP最小长度)。只要PAN协调器能有效地提供足够的带宽，就会根据先来先服务(FCFＳ)的原则分配保护时隙。PAN协调器在信标帧中的GTS域说明GTS分配情况。设备节点在4个信标周期内，对接收到的信标帧的GTS域进行分析，判断是否被分配了GTS时隙。 GTS数据传输方式??? 数据以GTS方式进行传输，MAC层将判断是否存在1个有效的保护时隙。如果设备是1个PＡＮ协调器，那么MAC层将判断协调器是否存在数据目的设备的接收保护时隙；如果不是PAN协调器，那么该设备MAC层将判断是否被分配了发送保护时隙。如果存在有效的保护时隙，MAC层将根据实际情况，产生一个延迟，直到该设备的有效接收保护到来，在保护时隙内，将数据发送到所指定的目标设备。这时，MAC层将以非CSMA-CA方式传输数据，整个传输和应答过程(如需要确认帧)应在该保护时隙内完成。??? 假设GTS时隙长度为TS，数据帧的传输时间为Tdate，帧间隙为IFS(与数据帧的大小相关)，确认帧的传输时间为TACK，则它们之间的关系满足如下关系式： ??? 二. 帧、命令帧、确认帧。存灯光控制的无线传感器网络中，这四种帧都得到了应用。 (1) 信标帧：用以网络协调器在支持超帧结构的第一个时槽向其临近节点广播信标，当附近的节点接受到信标帧后就可以申请加入该网络. 由于本文中的无线传感器网络系统采用相对简单的星型拓扑结构，在信标帧的结构上与IEEE802.15.4标准有所不同：在信标帧的地址域中仪包含源节点的网络标号和短地址，不包含目的节点信息(因为采用广播方式发送)。在信标帧中没有GTS域，不支持时槽保障机制。 (2) 数据帧：用来传送含有光强度信息的数据。在地址域中包含源节点和目的节点的刚络标号和短地址。由于数据帧的传送方向有两种：从普通节点传向中心节点和从中心节点发送给普通节点。它们的数据负载域的长度不同，分别20字节和1字节。 (3) 命令帧：用于组建无线传感器网络、传输同步数据等。命令帧在格式上和其他类型的帧没有太多的区别。 在帧控制域中定义了帧的类型为命令帧，其地址域根据不同的命令存存两种长度，命令帧的具体功能由帧的负载数据表示。负载数据是一个变长结构，所有命令帧负载的第一个字节是命令类型字节，后面的数据针对不同的命令类型有不同的含义。 (4) 确认帧：用以确认目标节点成功接收到数据帧或命令帧。当目标节点成功接收到数据帧或命令帧后，就发送一个确认帧给发送方。发送方接收到这个确认帧说明发送成功。若在规定的时间内没有接收到确认帧，则重发该数据帧或命令帧。 在帧控制域中定义了帧的类型为确认帧。确认帧的序列号要与被确认帧相同，并且负载长度为零。确认帧紧接着被确认帧发送，不需要使用CSMA-CA机制竞争信道。 传输流程 在整个无线传感器网络中，采取的是普通节点定时读取其传感器上的光强数据，并将光强数据发送给中心节点。中心节点对接受到的数据进行处理后传送给相应的节点用以控制其上的指示灯。 首先，网络络协调器对接收到的数据帧进行检验，图中的节点判断是判断是否为指定节点的传感器数据。若接收的数据是指定节点上的数据，则将该数据与一个光强度阈值进行比较来设定控制变量(用来控制灯的开关状态)。反之，则不进行发送操作。然后，判断带有指示灯的节点是否加入网络。若在网络中找到带有指示灯的节点，则中心节点将控制变量作为数据帧负载发送给它。反之，则不发送带有控制变量的数据帧。