基于DL／T645規(guī)約的電能表集抄無線傳感器網絡MAC協(xié)議設計
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2 基于DL／T645規(guī)約的無線傳感器網絡QoS—MAC協(xié)議設計
IEEE802．15．4和IEEE802．11e雖然都采用CSMA／CA機制，但兩者卻有所不同。IEEE802．11標準所采用的CSMA／CA機制始終檢測信道，只有在信道空閑的情況下才退避計時；而IEEE802．15．4標準所采用的CSMA／CA機制無論信道是什么狀態(tài)都會退避計時，只有退避計時結束后，才會執(zhí)行CCA檢測。因此，IEEE802．15．4的MAC協(xié)議不能像直接采用IEEE802．11e協(xié)議的QoS支持。而如何針對電能表集抄數據傳輸的特點在無線傳感器網絡IEEE802．15．4協(xié)議中加入與IEEE802．11e相似的QoS服務，是本文研究的重點。
依據IEEE802．11e可區(qū)分數據包優(yōu)先級的要求，高優(yōu)先級數據性能的提高是以犧牲低優(yōu)先級數據傳輸質量為代價的。由于DL／T645數據包具有三個優(yōu)先級的不同QoS需要，因此，對QoS—MAC層模型在每個數據節(jié)點設置三種優(yōu)先級數據緩沖隊列，同時采用帶沖突避免的載波來偵聽多路訪問協(xié)議(CSMA／CA)，以避免成功接入的隊列與其它隊列之間的碰撞，每個隊列采用相應的接入等級。在DL／T645的三種優(yōu)先級隊列中，較高級別的優(yōu)先級緩沖隊列內的數據優(yōu)先發(fā)送，僅當較高一級優(yōu)先級緩沖隊列空閑時，才發(fā)送較低優(yōu)先級緩沖隊列中的數據。本文還建立了三個優(yōu)先級別隊列的通信延時、有效吞吐率和數據包信道沖撞率的數學模型，以衡量電能表集抄數據在無線傳感器網絡中傳輸的性能評價。
本模型的對象是在一個集中區(qū)域電能表集抄無線傳感器網絡子網中，包含1個協(xié)調器節(jié)點和N個無線自動集中抄表設備節(jié)點，其三維馬爾科夫鏈的隊列模型如圖1所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/159623.htm
假設所有節(jié)點都相互影響對方的信道使用，多功能電能表抄表通信DL／T645協(xié)議中的三種優(yōu)先級數據分別存放于3個不同的緩沖隊列中。符號(·)0中的上標0表示發(fā)送DL／T645高優(yōu)先級數據無線傳感器網絡節(jié)點，(·)1表示發(fā)送DL／T645中優(yōu)先級數據節(jié)點，(·)2表示發(fā)送DL／T645低優(yōu)先級數據節(jié)點。
根據圖1所示的馬爾科夫鏈模型中p0p1p2p3之間的關系，就可推導出電能表集抄無線傳感器網絡的要發(fā)送數據節(jié)點數為N個，其中n0、n1和n2個節(jié)點分別為有DL／T645高優(yōu)先級、中優(yōu)先級、低優(yōu)先級數據傳送，其它n3個節(jié)點無數據發(fā)送的概率記為Qn0,n1,n2，并由下式表示：
考慮到兩個連續(xù)時間單位內無線信道的狀態(tài)，當前信道為空閑狀態(tài)的概率Pi=Pi|i·Pi+Pi|b(1-Pi)，其中Pi|i(Pi|b)是前一個時間單位內信道是空閑(繁忙)狀態(tài)的條件下當前信道為空閑狀態(tài)的條件概率。信道由繁忙狀態(tài)轉為空閑的概率
，其中
是數據包的平均發(fā)送時間。因此，對于DL／T645協(xié)議中的三個優(yōu)先級節(jié)點檢測信道是空閑的概率分別可用下式表示：
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