開題報(bào)告--ieee 802.11與ieee 802.15.4鏈路層數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</p><p>　　論文題目 IEEE 802.11與IEEE 802.15.4</p><p>　　鏈路層數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì) </p><p>　　IEEE 802.11與IEEE 802.15.4鏈路層數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　選題的背景與意義</b>

2、</p><p>　　1.1研究開發(fā)的目的</p><p>　　近年來(lái)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展，在此過程中也出現(xiàn)了各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，諸如WiFiTM、Wireless USB、BluetoothTM、Wibree，不同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，WiFiTM大量數(shù)據(jù)的傳輸，Wireless USB主要用于視頻數(shù)據(jù)的傳輸?shù)萚1]。</p><p>　

3、　現(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了高速的發(fā)展，與此相關(guān)的技術(shù)有RFID、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也日漸規(guī)范化，其中較為引人注目的是IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)無(wú)線低速網(wǎng)絡(luò)，把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點(diǎn)目標(biāo)，旨在為個(gè)人或者家庭范圍內(nèi)不同設(shè)備之間的低速互聯(lián)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[2]。其低能耗、低成本的特點(diǎn)使其能夠很好的應(yīng)用于環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、家庭自動(dòng)化控制、工業(yè)自動(dòng)化控制。但其低速率傳輸?shù)奶攸c(diǎn)又限制了

4、其吞吐量。而以大吞吐量為設(shè)計(jì)目標(biāo)的WiFiTM則能夠很好的彌補(bǔ)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的缺陷，如果兩者能夠有機(jī)結(jié)合將大有可為[3]。因此，如何使802.15.4網(wǎng)絡(luò)和802.11網(wǎng)絡(luò)之間能夠相互通信成為了我們首先需要考慮的問題。由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)鏈路層之上無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線局域網(wǎng)均可采用TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行通信，但在數(shù)據(jù)鏈路層，由于兩者的幀格式不同，無(wú)法相互通信。本課題的目標(biāo)就是設(shè)計(jì)一個(gè)合理的802.15.4和802.11鏈

5、路層數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換算法，使得兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間能夠可靠、高效地通信。</p><p>　　1.2無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展歷程及其特點(diǎn)</p><p><b>　　第一代無(wú)線局域網(wǎng)</b></p><p>　　1985年，F(xiàn)CC頒布的電波法為無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展掃清了道路。它為無(wú)線局域網(wǎng)分配了兩種頻段：專用頻段，用于蜂窩電話和個(gè)人通信服務(wù)的1~2GHz頻段；免許可證頻

6、段，主要是ISM頻段，902~928MHz和2.400~2.4835GHz。此后幾年，許多無(wú)線局域網(wǎng)的產(chǎn)品如NCR的2.4GHz產(chǎn)品，RangeLAN的900MHz產(chǎn)品陸續(xù)上市[5]，它們可以被認(rèn)為第一代無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品。</p><p><b>　　第二代無(wú)線局域網(wǎng)</b></p><p>　　1997年6月26日，IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)制定完成，并與1997年11

7、月26日發(fā)布。從1998年開始，許多廠商相繼推出基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品，它們屬于第二代無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備。第二代無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備大都工作在2.400~2.4835GHz頻段，傳輸速度為1~2Mb/s。</p><p>　　第三、四代無(wú)線局域網(wǎng)</p><p>　　1999年9月提出的IEEE 802.11a和IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率分別可達(dá)54Mb/s和11M

8、b/s。2002年通過的IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)，它允許通過的最大傳輸速率為54Mb/s，但仍工作于2.4GHz頻段，與IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)兼容。2009年通過了IEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)，可將傳輸速率提高到300Mb/s設(shè)置600Mb/s。其中，符合IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品已經(jīng)較為普及，可以將它歸為第三代無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品；而將符合IEEE 802.11a、IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品成為第四代無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品

9、；符合IEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品則是第四代和第五代之間的過渡產(chǎn)品。</p><p><b>　　第五代無(wú)線局域網(wǎng)</b></p><p>　　802.11ac的核心技術(shù)主要基于802.11a，繼續(xù)工作在5.0GHz頻段上以保證向下兼容性，但數(shù)據(jù)傳輸通道會(huì)大大擴(kuò)充，在當(dāng)前 20MHz的基礎(chǔ)上增至40MHz或者80MHz，甚至有可能達(dá)到160MHz。再加上大約10

10、%的實(shí)際頻率調(diào)制效率提升，新標(biāo)準(zhǔn)的理論傳輸速度最高有望 達(dá)到1Gbps，是802.11n 300Mbps的三倍多。</p><p><b>　　無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)</b></p><p><b>　　無(wú)線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p><b>　　移動(dòng)性</b></p><p&

11、gt;　　“無(wú)線”就意味著可移動(dòng)，這一特性使得無(wú)線設(shè)備的通信范圍不再受環(huán)境條件的限制，拓寬了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡乩矸秶鶾3]。</p><p><b>　　靈活性</b></p><p>　　安裝簡(jiǎn)易，使用簡(jiǎn)便，組網(wǎng)靈活，這使得無(wú)線局域網(wǎng)可以部署到線纜無(wú)法連接的地方。組網(wǎng)方式靈活多樣，可以通過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)接入骨干網(wǎng)，也可以自組網(wǎng)，還可以在不同網(wǎng)間移動(dòng)。</p>&l

12、t;p><b>　　可伸縮性</b></p><p>　　可以很方便的增減、移動(dòng)和修改設(shè)備，通過放置接入點(diǎn)(AP)或擴(kuò)展點(diǎn)（EP），就可以滿足擴(kuò)展網(wǎng)的需要。</p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　無(wú)線局域網(wǎng)可用于物理布線困難或者成本較大的地方，如古建筑、危險(xiǎn)區(qū)等場(chǎng)合。不僅節(jié)省了纜線成本，也省

13、去了布線的人員成本。對(duì)于臨時(shí)需要網(wǎng)絡(luò)，或者是頻繁重新布線的場(chǎng)合，無(wú)線局域網(wǎng)的成本優(yōu)勢(shì)顯然是巨大的。</p><p><b>　　無(wú)線局域網(wǎng)的局限性</b></p><p><b>　　可靠性</b></p><p>　　無(wú)線局域網(wǎng)采用無(wú)線信道進(jìn)行通信，而無(wú)線信道是一個(gè)不可靠信道，存在各種各樣的干擾和噪聲，從而引起信號(hào)的衰弱

14、和誤碼，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐性能的下降和不穩(wěn)定[5]。</p><p><b>　　帶寬與系統(tǒng)容量</b></p><p>　　由于頻率資源有限，無(wú)線信道帶寬遠(yuǎn)小于無(wú)線信道帶寬，導(dǎo)致系統(tǒng)容量比有線網(wǎng)小。</p><p><b>　　兼容性與共存性</b></p><p>　　現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頗多，不同標(biāo)準(zhǔn)

15、之間存在有不兼容問題。共存性則指同一頻段不同制式或標(biāo)準(zhǔn)之間共存，如2.4GHz頻段的WLAN和ZigBee的共存；不同頻段、不同制式或標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)的共存，如2.4GHz頻段的WLAN和5.8GHz頻段WLAN的共存。</p><p><b>　　干擾</b></p><p>　　外界干擾可對(duì)無(wú)線信道和無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備形成干擾，無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部也會(huì)形成自干擾。</

16、p><p><b>　　安全性</b></p><p>　　因?yàn)樾诺赖姆忾]性，在有有線網(wǎng)絡(luò)中存在著固有的安全保障。但在WLAN中，鑒于無(wú)線電波不能局限于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，因此有被偷聽或被惡意干擾的可能性。</p><p>　　1.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程及其特點(diǎn)</p><p>　　第一階段: 最早可以追溯至越戰(zhàn)時(shí)期使用的

17、傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。當(dāng)年美軍在“胡志明小道”投放了2萬(wàn)多個(gè)“熱帶樹”傳感器。只要對(duì)方車隊(duì)經(jīng)過，傳感器探測(cè)出目標(biāo)產(chǎn)生的震動(dòng)和聲響信息，自動(dòng)發(fā)送到指揮中心，美機(jī)立即展開追殺，總共炸毀或炸壞4.6萬(wàn)輛卡車[4]。</p><p>　　第二階段: 二十世紀(jì)80年代至90年代之間。主要是美軍研制的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、海軍協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)場(chǎng)傳感器系統(tǒng)等。這種現(xiàn)代微型化的傳感器具備感知能力、計(jì)算能力和通信能力。 因此在

18、1999年，商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)之一 。</p><p>　　第三階段: 21世紀(jì)開始至今，也就是9·11事件之后。這個(gè)階段的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)傳輸自組織、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)低功耗。除了應(yīng)用于反恐活動(dòng)以外，在其它領(lǐng)域更是獲得了很好的應(yīng)用，所以2002年美國(guó)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室－－橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室提出了“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器”的論斷[7]。</p><p>　　無(wú)線傳

19、感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)</p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)</p><p><b>　　體積小</b></p><p>　　傳感器節(jié)各部分集成度很高，可以將其做得非常小[18]。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大具有自適應(yīng)性</p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)密集，數(shù)量巨大，可以分布在很廣闊的地

20、理區(qū)域。并且網(wǎng)絡(luò)一旦形成，人很少干預(yù)其運(yùn)行，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性。</p><p><b>　　無(wú)中心和自組織</b></p><p>　　在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，沒有預(yù)先指定的中心，各節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來(lái)相互協(xié)調(diào)，可以在無(wú)人工干預(yù)和任何其他預(yù)置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的情況下，節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組織成網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　

21、　動(dòng)態(tài)性強(qiáng)</b></p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常有新的節(jié)點(diǎn)加入或已有節(jié)點(diǎn)失效。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，傳感器、感知對(duì)象和觀察者之間的路徑也隨之變化，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整以適應(yīng)各種變化。</p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的局限性</p><p><b>　　能量有限</b></p><p>　

22、　由于傳感器往往體積較小，只能攜帶能量十分有限的電池，因此能耗問題是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須要解決的問題。</p><p><b>　　計(jì)算存儲(chǔ)能力有限</b></p><p>　　由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特殊性，要求傳感器節(jié)點(diǎn)的價(jià)格低、功耗小，必然導(dǎo)致其攜帶的處理器能力比較弱，存儲(chǔ)器容量比較小。因此，如何利用有限的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源完成諸多協(xié)同任務(wù)，也是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

23、面臨的挑戰(zhàn)之一。</p><p><b>　　通信半徑小，帶寬低</b></p><p>　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是利用“多跳”來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗下的數(shù)據(jù)傳輸，因此其設(shè)計(jì)的通信覆蓋范圍只有幾十米。和傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大部分是通過節(jié)點(diǎn)處理過的數(shù)據(jù)，因此流量較小。</p><p>　　研究開發(fā)的基本內(nèi)容、目標(biāo)，擬解決的主要問題或技術(shù)關(guān)

24、鍵</p><p><b>　　研究開發(fā)的內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)802.15.4和802.11鏈路層數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換算法</p><p><b>　　預(yù)期的研究開發(fā)目標(biāo)</b></p><p>　　針對(duì)802.15.4和802.11鏈路層數(shù)據(jù)幀格式上的諸多不同，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的轉(zhuǎn)換算法，

25、使得sink節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況動(dòng)態(tài)調(diào)整分包大小做自適應(yīng)，以此達(dá)到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間可靠高效地通信。</p><p>　　需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，可能遇到的困難</p><p><b>　　幀格式之間的差異 </b></p><p>　　802.15.4的MAC數(shù)據(jù)幀中采用的地址長(zhǎng)度為16位[8]，802.11的MAC數(shù)據(jù)幀中采用的地址為48位[9

26、]。</p><p>　　802.15.4的MAC數(shù)據(jù)幀幀最長(zhǎng)不超過127字節(jié)，802.11的MAC數(shù)據(jù)幀幀長(zhǎng)最長(zhǎng)不超過2346字節(jié)。</p><p>　　在幀之間的格式轉(zhuǎn)換必然涉及到幀的分片，如何分片是需要解決的問題。</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)性能的度量</b></p><p>　　選取一個(gè)或多個(gè)合適的性能指標(biāo)

27、來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)情況，這些指標(biāo)是自適應(yīng)算法做決策的依據(jù)</p><p><b>　　自適應(yīng)算法的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)合適的自適應(yīng)算法，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整分片粒度，從而使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間高效傳輸數(shù)據(jù)是本課題的最終目的。</p><p>　　研究開發(fā)的方法、技術(shù)路線和步驟</p><p><b>

28、;　　幀格式的學(xué)習(xí)</b></p><p>　　802.11數(shù)據(jù)幀格式</p><p>　　802.11數(shù)據(jù)幀格式如下[9]：</p><p><b>　　幀控制字段</b></p><p>　　它本身有11個(gè)子字段，負(fù)責(zé)幀的各項(xiàng)控制。幀控制字段格式如下：</p><p>　　協(xié)議版本

29、字段：正是有了這個(gè)字段，將來(lái)可以在同一個(gè)蜂窩內(nèi)同時(shí)運(yùn)行協(xié)議的不同版本。</p><p>　　類型字段：比如數(shù)據(jù)幀、控制幀或者管理幀</p><p>　　去往DS和來(lái)自DS字段：分別標(biāo)明是發(fā)送到或者來(lái)自于與AP連接的網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　更多段字段：意味著后面還有更多的段</p><p>　　重傳字段：標(biāo)明這是以前發(fā)送的某一幀的重傳。&l

30、t;/p><p>　　電源管理字段：指明發(fā)送方進(jìn)入節(jié)能模式。</p><p>　　更多數(shù)據(jù)字段：表明發(fā)送方還有更多幀需要發(fā)送給接收方</p><p>　　受保護(hù)的字段：指明該幀的幀體已經(jīng)被加密</p><p>　　順序標(biāo)字段：告訴接收方高層希望嚴(yán)格按照順序來(lái)處理幀序列</p><p><b>　　持續(xù)時(shí)間字段&l

31、t;/b></p><p>　　它通告本幀和其確認(rèn)幀將會(huì)占用信道多長(zhǎng)時(shí)間，按微秒計(jì)時(shí)。該字段會(huì)出現(xiàn)在所有幀中，包括控制幀，其他站使用該字段來(lái)管理各自的NAV機(jī)制。</p><p><b>　　地址字段</b></p><p>　　發(fā)往AP或者從AP接收的幀都具有3個(gè)地址，這些地址都是標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802格式。第一個(gè)地址是接收方地址，第二

32、個(gè)地址是發(fā)送方地址。很顯然，這兩個(gè)地址是必不可少的，那么第三個(gè)地址是做什么用的呢？請(qǐng)記住，當(dāng)幀在一個(gè)客戶端和網(wǎng)絡(luò)中另一點(diǎn)之間傳輸時(shí)，AP只是一個(gè)簡(jiǎn)單的中繼點(diǎn)。這網(wǎng)絡(luò)中的另一點(diǎn)也許是一個(gè)遠(yuǎn)程客戶端，或許是Internet接入點(diǎn)。第三個(gè)地址就指明了這個(gè)遠(yuǎn)程端點(diǎn)。</p><p><b>　　序號(hào)字段</b></p><p>　　序號(hào)字段就是幀的編號(hào)，可用于重復(fù)幀的檢測(cè)。序

33、號(hào)字段可用16位，其中4位標(biāo)識(shí)了段，12位標(biāo)識(shí)了幀，每發(fā)出去一幀該數(shù)字遞增。數(shù)據(jù)字段包含了有效載荷，其長(zhǎng)度可以達(dá)到2312字節(jié)。</p><p><b>　　FCS字段</b></p><p>　　FCS字段是對(duì)MAC幀頭和有效載荷計(jì)算得到的16位ITU-T CRC序列。</p><p>　　802.15.4數(shù)據(jù)幀格式</p>&

34、lt;p>　　MAC幀數(shù)據(jù)包由MAC子層幀頭（MAC Header,MHR）、MAC子層載荷和MAC子層幀尾（MAC Footer,MFR）組成。MAC頭部由幀控制字段、幀序號(hào)字段和地址信息域組成；MAC有效載荷部分的長(zhǎng)度與幀類型相關(guān)；MAC尾是幀校驗(yàn)序列(FCS)。MAC幀格式如下[8]：</p><p><b>　　幀控制字段</b></p><p>　　幀

35、控制字段的長(zhǎng)度為16位，共分為9個(gè)子字段。幀控制字段格式如下：</p><p>　　幀類型字段占3位（b2b1b0）:000表示信標(biāo)幀，001表示數(shù)據(jù)幀，010表示確認(rèn)幀，011表示MAC命令幀，其他取值預(yù)留。</p><p>　　安全使能字段占1位：0表示MAC層沒有對(duì)該幀做加密處理；1表示該幀使用了MAC PIB中的密鑰進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　數(shù)據(jù)待傳字

36、段占1位：1表示在當(dāng)前幀之后，發(fā)送設(shè)備還有數(shù)據(jù)要傳送給該接收設(shè)備，接收設(shè)備需要再發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令來(lái)索取數(shù)據(jù)；0表示發(fā)送數(shù)據(jù)幀的設(shè)備沒有更多的數(shù)據(jù)要傳送給接收設(shè)備。在信標(biāo)關(guān)閉的PAN任何時(shí)候都可使用該指示位，而在信標(biāo)使能的PAN中只在CAP期間使用；其他情況則發(fā)射設(shè)備總是置該指示位為0，接收設(shè)備也不檢測(cè)該指示。</p><p>　　確認(rèn)請(qǐng)求字段占1位：1表示接收設(shè)備在接收到該數(shù)據(jù)幀或命令幀后，如果判斷其為有效幀就要

37、向發(fā)送設(shè)備反饋一個(gè)確認(rèn)幀；0表示接收設(shè)備不需要反饋確認(rèn)幀。</p><p>　　網(wǎng)內(nèi)/網(wǎng)際字段占1位，表示該數(shù)據(jù)幀是否在同一個(gè)PAN內(nèi)傳輸。如果該指示位為1且存在源地址和目的地址，則MAC幀中將不含源PAN標(biāo)識(shí)碼字段；如果該指示位為0且存在源地址和目的地址，則MAC幀中將包含PAN標(biāo)志碼和目的PAN標(biāo)志碼。</p><p>　　目的地址模式字段占2位（b11b12）:00表示沒有目的PAN

38、標(biāo)識(shí)碼和目的地址，01預(yù)留，10表示目的地址是16位短地址，11表示目的地址是64位擴(kuò)展地址。如果目的地址模式為0且?guī)愋陀蛑甘驹搸皇谴_認(rèn)幀或信標(biāo)幀，則源地址模式應(yīng)非零，暗指該幀是發(fā)送給PAN協(xié)調(diào)器，PAN協(xié)調(diào)器的PAN標(biāo)識(shí)碼和源PAN標(biāo)識(shí)碼一致。</p><p>　　源地址模式字段占2位（b15b14）:00表示沒有源PAN標(biāo)識(shí)碼和源地址，01預(yù)留，10表示源地址是16位短地址，11表示源地址是64位擴(kuò)展地址

39、。如果源地址模式為0且?guī)愋陀蛑甘驹搸皇谴_認(rèn)幀，則目的地址模式應(yīng)非零，暗指該幀是由與目的地址PAN標(biāo)識(shí)碼一致的PAN協(xié)調(diào)器發(fā)出的。</p><p><b>　　幀序號(hào)字段</b></p><p>　　序號(hào)是MAC層為每幀指定的唯一順序標(biāo)識(shí)碼，幀序號(hào)字段的長(zhǎng)度是8位。</p><p>　　數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀或MAC命令幀的序號(hào)是數(shù)據(jù)序號(hào)（DSN），

40、DSN用于確認(rèn)幀和數(shù)據(jù)幀或命令幀的匹配。一個(gè)設(shè)備不管和幾個(gè)設(shè)備通信，它都只支持一個(gè)DSN。每個(gè)設(shè)備的DSN是存在MAC PIB屬性macDSN中的，macDSN的初始值為一個(gè)隨機(jī)數(shù)。構(gòu)造數(shù)據(jù)幀或命令幀時(shí)，設(shè)備把macDSN值復(fù)制到幀序號(hào)字段，并把macDSN值加1。</p><p>　　目的PAN標(biāo)識(shí)碼字段</p><p>　　目的地址是幀的期望接收設(shè)備的地址。只有幀控制字段中目的地址模式

41、非0是，幀結(jié)構(gòu)中才存在目的地址字段。不同的目的地址模式?jīng)Q定了目的地址字段的長(zhǎng)度為16位或64位。</p><p><b>　　源PAN標(biāo)識(shí)碼字段</b></p><p>　　源PAN標(biāo)識(shí)碼字段長(zhǎng)度是16位，它指定了幀發(fā)送設(shè)備的PAN標(biāo)識(shí)碼。只有當(dāng)幀控制字段中源地址模式值不為0并且網(wǎng)內(nèi)/網(wǎng)際指示位等于0時(shí)，幀結(jié)構(gòu)中才包含有源PAN標(biāo)識(shí)碼字段。一個(gè)設(shè)備的PAN標(biāo)識(shí)碼是初始

42、關(guān)聯(lián)到PAN時(shí)獲得的，但是在解決PAN標(biāo)識(shí)碼沖突時(shí)可能會(huì)改變。</p><p><b>　　源地址字段</b></p><p>　　源地址是幀發(fā)送設(shè)備的地址。只有幀控制字段中源地址模式值非0時(shí)，幀結(jié)構(gòu)中才存在源地址字段。不同的源地址字段決定了目的地址字段的長(zhǎng)度為16位或64位。</p><p><b>　　幀有效載荷字段</b&

43、gt;</p><p>　　有效載荷字段的長(zhǎng)度是可變的，根據(jù)幀類型的不同而不同。如果幀控制字段中的安全使能位為1，則有效載荷部分是受到安全機(jī)制保護(hù)的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　FCS字段</b></p><p>　　FCS字段是對(duì)MAC幀頭和有效載荷計(jì)算得到的16位ITU-T CRC序列。</p><p><

44、;b>　　網(wǎng)絡(luò)性能的度量</b></p><p>　　性能指標(biāo)從不同的方面來(lái)衡量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能。下面介紹幾個(gè)常用的性能指標(biāo)[3]。</p><p><b>　　速率</b></p><p>　　我們知道，計(jì)算機(jī)發(fā)出的型號(hào)都是數(shù)字形式的。比特(bit)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的速率指的是連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字

45、信道上傳送數(shù)據(jù)的速率。主要單位有b/s、Kb/s、Mb/s、Gb/s。順便指出，上面所說(shuō)的速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率。</p><p><b>　　吞吐量</b></p><p>　　吞吐量表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對(duì)顯示世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)量，以便指導(dǎo)實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。顯然，吞吐量收網(wǎng)絡(luò)的額定速率的

46、限制。</p><p><b>　　時(shí)延</b></p><p>　　時(shí)延是指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。</p><p><b>　　往返時(shí)間RTT</b></p><p>　　它表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來(lái)自接收方的確認(rèn)（接收方收到數(shù)

47、據(jù)后便立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時(shí)間。在互聯(lián)網(wǎng)中，往返時(shí)間還包括各中間節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。顯然，往返時(shí)間與所發(fā)送的分組長(zhǎng)度有關(guān)，發(fā)送很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊的往返時(shí)間，應(yīng)當(dāng)比發(fā)送很短的數(shù)據(jù)塊的往返時(shí)間要多些。</p><p><b>　　利用率</b></p><p>　　利用率有信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率兩種。信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用

48、的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。信道利用率并非越高越好。這是因?yàn)?，根?jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。如果令D0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，那么在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式來(lái)表示D，D0和利用率U之間的關(guān)系：</p><p>　　這里的U是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在0到1之間。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的利用率達(dá)到其容

49、量的一半時(shí)，時(shí)延就要加倍。因此我們必須有這樣的概念：信道或網(wǎng)絡(luò)利用率過高會(huì)產(chǎn)生非常大的時(shí)延。</p><p><b>　　自適應(yīng)算法</b></p><p>　　自適應(yīng)（ self-adaptive）是指處理和分析過程中,根據(jù)處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征自動(dòng)調(diào)整處理方法、處理順序、處理參數(shù)、邊界條件或約束條件,使其與所處理數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布特征、結(jié)構(gòu)特征相適應(yīng),以取得最佳的處理效果

50、。</p><p>　　自適應(yīng)過程是一個(gè)不斷逼近目標(biāo)的過程。它所遵循的途徑以數(shù)學(xué)模型表示，稱為自適應(yīng)算法。通常采用基于梯度的算法，其中最小均方誤差算法（即LMS算法）尤為常用[13]。</p><p>　　四、研究工作總體安排與時(shí)間進(jìn)度</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王小強(qiáng).ZigBe

51、e無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.</p><p>　　Mathbew S.Gast. 802.11 Wireless Networks-The Definitive Guide, Second Edition[M]. O'Reilly Media, Inc,2005.</p><p>　　劉乃安.無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)-原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].西安

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