6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究-计算机应用研究.PDF

第３０卷第１期 计 算 机 应 用 研 究 Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．１ ２０１３年１月　 ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ Ｊａｎ．２０１３ ６ＬｏＷＰＡＮ网络节点信道接入延时性能研究 程宏斌，王晓喃，孙　霞，聂盼红 （常熟理工学院计算机科学与工程学院，江苏 常熟２１５５００） 摘　要：为了优化６ＬｏＷＰＡＮ网络ＭＡＣ协议性能，提出了一种基于饱和负载的时隙ＣＳＭＡ／ＣＡ机制的Ｍａｒｋｏｖ链 模型，并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数 进行数值计算，重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明，该模型较好地描述了基于饱和负 载的ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣ协议的信道竞争接入机制，而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道 接入延时性能。 关键词：６ＬｏＷＰＡＮ；时隙ＣＳＭＡ／ＣＡ；接入延时；参数 中图分类号：ＴＰ３９３０３　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１３６９５（２０１３）０１０２４６０３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１３．０１．０６３ Ｃｈａｎｎｅｌａｃｃｅｓｓｄｅｌａｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｎｏｄｅｆｏｒ６ＬｏＷＰＡＮ ＣＨＥＮＧＨｏｎｇｂｉｎ，ＷＡＮＧＸｉａｏｎａｎ，ＳＵＮＸｉａ，ＮＩＥＰａｎｈｏｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｓｈｕＪｉａｎｇｓｕ２１５５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＭＡＣｉｎ６ＬｏＷＰＡＮ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｅｃｈａｎｉｓｍｂａｓｅｄｏｎｓａｔｕｒａｔｅｄｔｒａｆｆｉｃｆｏｒ ｓｌｏｔｔｅｄＣＳＭＡ／ＣＡａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｉｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａＭａｒｋｏｖｃｈａｉｎｍｏｄｅｌｆｏｒｉｔ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇａｖｅｏｎｔａｎｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅ ｎｅｗｍｏｄｅｌｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｍａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｔｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ ｎｏｄｅａｃｃｅｓｓｄｅｌａｙａｎｄｃｈａｎｎｅｌａｃｃｅｓｓｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｐｒｏｔｏｃｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｔｈｅｎｏｄｅａｖｅｒａｇｅａｃｃｅｓｓ ｄｅｌａｙｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂｙｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｓｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｓｌｏｔｔｅｄＣＳＭＡ／ＣＡｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｅｌｌ，ａｎｄｒｅａ ｓｏｎａｂｌｅｓｅｔｔｉｎｇｓｆｏｒＣＳＭＡ／ＣＡｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｏｄｅａｖｅｒａｇｅａｃｃｅｓｓｄｅｌａｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：６ＬｏＷＰＡＮ；ｓｌｏｔｔｅｄＣＳＭＡ／ＣＡ；ａｃｃｅｓｓｄｅｌａｙ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ 　　６ＬｏＷＰＡＮ网络是当前的一个热门研究领域。ＩＥＴＦ的 ６ＬｏＷＰＡＮ工作组仅提出了适配层技术草案，其他技术还在探 　时隙 机制 讨中，其中６ＬｏＷＰＡＮ网络数据链路层协议 ＩＥＥＥ８０２．１５．４的 ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣ支持信标使能和无信标使能两种工 研究受到广泛关注，而基于数学模型的协议性能优化研究是一 作模式，本文只分析信标使能模式，即各节点通过接收协调器 个热点。文献［１］中对饱和情况下的时隙ＣＳＭＡ／ＣＡ算法进行 周期性广播的信标帧与协调器保持同步，协议使用超帧进行定 了建模；文献