[發明專利]一種時隙保障機制時隙分配方法和設備

有效

• 申請號: 200710086913.X
• 申請日: 2007-03-20
• 公開（公告）號: CN101272178A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 劉培;徐平平;陳華敏
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;東南大學
• 主分類號: H04B7/26
• 分類號: H04B7/26;H04Q7/38;H04L12/28
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 王琦;王誠華

技術領域

本發明涉及無線個人區域網絡(WPAN)技術，特別涉及一種時隙保障機制(GTS)時隙分配方法和設備。

背景技術

WPAN是一種低速率、低功耗、低復雜度并且包括大量無線節點的網絡，其潛在應用領域有傳感器、遙控玩具、智能徽章、遙控器以及家庭自動化裝置等。美國電機電子工程師協會(IEEE)802.15.4標準為WPAN的實現制定了媒體訪問控制(MAC)層協議，其傳輸范圍在WPAN的典型傳輸范圍10m左右。該標準規定了WPAN的三種可選數據率：250kbit/s、40kbit/s以及20kbit/s；兩種尋址方式：16位比特和64位比特尋址；三種工作頻段：2.4GHz頻段上16個信道，915MHz頻段上10個信道以及868MHz頻段上1個信道。

IEEE802.15.4標準中規定WPAN有兩種工作模式，一種是信標使能模式(beacon-enabled?mode)，另一種是非信標使能模式(non?beacon-enabledmode)。在非信標使能模式下，網絡中的所有節點通過非時隙的載波偵聽多點接入/沖突避免(CSMA/CA)算法競爭信道。非信標使能模式的優點在于其自組織性，但不能提供時間保證和服務質量(QoS)保證。

在信標使能模式下，網絡協調器周期性地發送超幀來組織通信，通信的實時性和服務質量可以通過采用超幀方式，在超幀中分配非競爭時隙進行通信傳輸而得到滿足。與非信標使能模式相比，信標使能模式更好地保證了實時性傳輸質量和服務質量。

圖1為現有超幀結構示意圖，如圖1所示，兩個連續信標幀的發送間隔用信標幀間隔(BI，Beacon?Interval)表示，分為活躍期和非活躍期。其中，活躍期包括信標幀發送時段、競爭訪問時段(CAP)和非競爭訪問時段(CFP)。在非活躍期，節點不發送數據，進入休眠狀態而節省能量。

超幀的活躍期也稱為超幀持續時間(SD)，被劃分為16個等長的時隙(slot)，如圖1中0～15所示。每個時隙的長度，以及CAP中包含的時隙數等參數，由網絡協調器預先設置，并通過超幀開始時的信標幀發送時段廣播給網絡中的所有節點。

BI和SD分別與信標幀指數(BO，Beacon?Order)和超幀指數(SO，Superframe?Order)相關，計算公式分別如公式(1)和公式(2)所示：

BI＝αBaseSuperframeDuration×2^BO????(1)

SD＝αBaseSuperframeDuration×2^SO????(2)

其中，參數aBaseSuperframeDuration是當SO＝0時，超幀的最小長度，標準中給定參數aBaseSuperframeDuration為960個符號(symbols)，其中1symbol＝4比特(bit)，換算后即為15.36ms。

在CAP時段，各節點通過非時隙的CSMA/CA算法競爭信道來發送數據，但是，如果需要發送數據的節點要求比較高的QoS，且不要求及時性，則可以在CAP時段競爭信道，向網絡協調器發送分配GTS請求，請求在CFP時段發送數據，成功獲得GTS后，節點就可以在獲得的GTS中直接發送數據，而不需要使用CSMA/CA算法競爭信道。CAP時段的最小長(aMinCAPLength)為440symbols，但是如果使用GTS，則允許CAP的長度臨時性小于該最小長度值。

各節點向網絡協調器發送的GTS請求格式如表1和表2所示：

?字節：7?1?1?MAC幀頭(MHR)?命令幀標識?GTS特征

表1：GTS請求