一種基于等級(jí)的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)qos框架

一種基于等級(jí)的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)qos框架

1信標(biāo)使能模式近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)（wban）逐漸成為研究熱點(diǎn)，許多科學(xué)家和工業(yè)界的研究人員在醫(yī)療護(hù)理、體育、娛樂(lè)、軍事工業(yè)、社會(huì)和其他領(lǐng)域有高的需求。目前,在WBAN中廣泛使用的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15.4,它支持非常低的功耗,特別適合低速率近距離的無(wú)線(xiàn)傳輸。在WBAN中,終端節(jié)點(diǎn)(enddevice)是人身上佩戴的傳感器,如心電圖(ECG)、腦電圖(EEG)、重力加速計(jì)等,如圖1所示。通常情況下,人體傳感器不會(huì)和外界接入點(diǎn)直接通信,因此引入PS(personalserver,個(gè)人服務(wù)器)作為聯(lián)接人體傳感器和外界接入點(diǎn)的橋梁。除了路由人體感知數(shù)據(jù)分組之外還可以有其他功能,例如,用于人體感知信息融合、降低數(shù)據(jù)冗余度,或作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。與傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetwork,WSN)中QoS特性不同,WBAN中對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性、可靠性等服務(wù)質(zhì)量(qualityofservice,QoS)要求更高,而且對(duì)于不同的WBAN應(yīng)用場(chǎng)景,QoS要求也需量身定做。比如在醫(yī)院的真實(shí)應(yīng)用中,在帶寬有限的情況下,不同傳感數(shù)據(jù)的QoS及傳輸優(yōu)先級(jí)將不同,根據(jù)醫(yī)院實(shí)際情況考慮以下3種情況?！げ∪酥g的優(yōu)先級(jí),即不同病人之間提供的服務(wù)優(yōu)先級(jí)不同(例如急診危重病人的數(shù)據(jù)比慢性病人的數(shù)據(jù)優(yōu)先傳輸,因此需要設(shè)置更高的優(yōu)先級(jí))。·傳感器節(jié)點(diǎn)之間的優(yōu)先級(jí),即同一病人的不同種類(lèi)傳感數(shù)據(jù)的服務(wù)優(yōu)先級(jí)不同(例如心電數(shù)據(jù)通常要優(yōu)先于體溫?cái)?shù)據(jù))?！鞲衅鞴?jié)點(diǎn)內(nèi)部的優(yōu)先級(jí),即同一節(jié)點(diǎn)同一類(lèi)傳感數(shù)據(jù),在不同時(shí)間的優(yōu)先級(jí)可能動(dòng)態(tài)變化(例如血糖數(shù)據(jù)通常指定較低的優(yōu)先級(jí),然而當(dāng)血糖過(guò)高或過(guò)低時(shí),需要指定高優(yōu)先級(jí))。IEEE802.15.4中MAC層有兩種模式,信標(biāo)模式和非信標(biāo)模式,目前已經(jīng)有了一些基于這兩種模式的QoS研究,例如BilelNefzi等人設(shè)計(jì)的CoSenS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的可擴(kuò)展服務(wù)區(qū)分方法,在保證盡力傳輸流量的同時(shí)能夠自動(dòng)適應(yīng)流量變化;CaoH等人則基于信標(biāo)使能模式下超幀結(jié)構(gòu)提出了一種單層級(jí)的QoS方案。但是這些研究沒(méi)有從多個(gè)等級(jí)對(duì)WBAN業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的優(yōu)先級(jí)做出更為細(xì)致的區(qū)分。本文基于IEEE802.15.4信標(biāo)使能模式和樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出一種基于等級(jí)的QoS框架,分別對(duì)競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期(contentionaccessperiod,CAP)和非競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期(contentionfreeperiod,CFP)提出了適應(yīng)不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的QoS算法。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真驗(yàn)證了所提出框架的可行性和實(shí)用性。2節(jié)點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)信標(biāo)IEEE802.15.4提供兩種操作模式:信標(biāo)模式和非信標(biāo)模式。在非信標(biāo)模式中,使用非時(shí)隙的CSMA/CA機(jī)制進(jìn)行通信,這種機(jī)制比信標(biāo)模式中采用的基于時(shí)隙的CSMA/CA機(jī)制簡(jiǎn)單,所有節(jié)點(diǎn)均以競(jìng)爭(zhēng)方式接入信道。信標(biāo)模式更適合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和周期性數(shù)據(jù)傳送,也適合在WBAN中實(shí)現(xiàn)QoS。本文主要研究信標(biāo)模式下的網(wǎng)絡(luò)通信。在信標(biāo)模式中,有一個(gè)非常重要的概念:超幀(superframe),它是一個(gè)周期性的時(shí)間結(jié)構(gòu),分為活躍期(active)和可選的非活躍期(inactive),每個(gè)協(xié)調(diào)器都有自己的超幀,超幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。協(xié)調(diào)器周期性發(fā)送信標(biāo)幀,節(jié)點(diǎn)通過(guò)信標(biāo)幀進(jìn)行同步操作。兩個(gè)相鄰信標(biāo)幀的時(shí)間間隔稱(chēng)為信標(biāo)間隔(beaconinterval,BI)。節(jié)點(diǎn)在活躍期打開(kāi)接收機(jī)接收數(shù)據(jù)或者準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù),在非活躍期休眠以節(jié)約能量。超幀活躍期的持續(xù)時(shí)間用參數(shù)SD(superframeduration)表示,它被劃分為16個(gè)相等的時(shí)隙(aNumSuperframeSlots)。整個(gè)活躍期又被分為競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期(contentionaccessperiod,CAP)和非競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期(contentionfreeperiod,CFP),節(jié)點(diǎn)在CAP采用基于時(shí)隙的CSMA/CA機(jī)制訪(fǎng)問(wèn)信道,而在CFP內(nèi)則采用TDMA(timedivisionmultipleaccess)進(jìn)行通信,使用保障時(shí)隙(guaranteedtimeslot,GTS)描述時(shí)隙資源,在CFP中包括一個(gè)或多個(gè)GTS,被分配給某個(gè)設(shè)備的GTS包括一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙用于和協(xié)調(diào)器通信。信標(biāo)間隔和超幀持續(xù)時(shí)間分別由信標(biāo)階(beaconorder,BO)和超幀階(superframeorder,SO)決定,計(jì)算方法如式(1)和式(2)所示。SO和BO必須滿(mǎn)足:0≤SO≤BO≤14?；跁r(shí)隙的CSMA/CA機(jī)制有3個(gè)重要的參數(shù):NB(numberofbackoff)、CW(contentwindows)和BE(backoffexponent)。其中NB表示退避次數(shù),初始值為0,最大值為4。當(dāng)節(jié)點(diǎn)完成隨機(jī)延遲,并監(jiān)測(cè)到信道繁忙,則NB加1;若NB超過(guò)最大值,則發(fā)送失敗。CW為競(jìng)爭(zhēng)窗,表示發(fā)送數(shù)據(jù)前需要確認(rèn)信道空閑的次數(shù),默認(rèn)值為2。當(dāng)確認(rèn)信道空閑成功一次,則CW值減1,當(dāng)CW為0并且網(wǎng)絡(luò)信道空閑時(shí)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。BE表示退避指數(shù),表示檢測(cè)信道是否空閑之前需要隨機(jī)退避時(shí)間,BE的取值范圍是0~5,默認(rèn)值為3。IEEE802.15.4協(xié)議對(duì)NB、BE和CW值的設(shè)定不是強(qiáng)制性的,可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,具有較高的靈活性。后面將對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以滿(mǎn)足QoS需求。IEEE802.15.4信標(biāo)模式中CFP使用保障時(shí)隙(guaranteedtimeslot,GTS)為接入設(shè)備提供信道訪(fǎng)問(wèn)。設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)信道前必須申請(qǐng)GTS,GTS請(qǐng)求命令幀格式如圖3所示。節(jié)點(diǎn)(終端設(shè)備或路由器)使用GTS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),必須向其父節(jié)點(diǎn)(路由器或協(xié)調(diào)器)發(fā)送GTS分配請(qǐng)求命令幀,當(dāng)命令幀中characteristicstype域的值為1時(shí),表示申請(qǐng)GTS,GTSlength域表示所申請(qǐng)時(shí)隙個(gè)數(shù)。父節(jié)點(diǎn)接收到GTS請(qǐng)求命令幀后發(fā)送確認(rèn)幀。父節(jié)點(diǎn)在分配GTS時(shí)必須同時(shí)滿(mǎn)足如下3個(gè)條件?！じ腹?jié)點(diǎn)當(dāng)前超幀的CFP中剩余時(shí)隙個(gè)數(shù)大于或等于節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求的GTS長(zhǎng)度。·父節(jié)點(diǎn)中已分配的GTS數(shù)小于7(每個(gè)超幀最多分配7個(gè)GTS)?！し峙銰TS后父節(jié)點(diǎn)的CAP長(zhǎng)度大于或等于aMinCAPLength的值(IEEE802.15.4規(guī)定的CAP最小長(zhǎng)度,其值為440個(gè)符號(hào))。在帶寬資源允許的情況下,父節(jié)點(diǎn)使用先來(lái)先服務(wù)原則為節(jié)點(diǎn)分配GTS,并將GTS分配情況存入信標(biāo)幀的GTS域。請(qǐng)求GTS的節(jié)點(diǎn)在約定的信標(biāo)周期內(nèi)對(duì)收到的信標(biāo)幀的GTS域進(jìn)行分析,判斷是否被分配了GTS,如果父節(jié)點(diǎn)為自己分配了GTS,則可在指定的GTS時(shí)隙范圍內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù),否則GTS分配請(qǐng)求失敗。3病人間的多級(jí)。根據(jù)檢測(cè)病人期間本部分提出一種采用樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并基于IEEE802.15.4信標(biāo)模式的無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量框架。框架整合IEEE802.15.4信標(biāo)使能通信模式、采用樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及樹(shù)路由?？蚣軐⒎?wù)區(qū)分為3個(gè)等級(jí),第1個(gè)等級(jí)為病人級(jí)別的服務(wù)區(qū)分,根據(jù)病人的疾病緊急程度或者交費(fèi)情況確定其優(yōu)先級(jí),保證優(yōu)先級(jí)高的病人的通信,將其稱(chēng)為病人間的優(yōu)先級(jí)。第2個(gè)等級(jí)為病人內(nèi)部傳感器間的優(yōu)先級(jí)。通常,WBAN中人體一般攜帶多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(例如EEG、ECG),根據(jù)實(shí)際情況,這些傳感器節(jié)點(diǎn)通常具有不同的優(yōu)先級(jí),例如,心臟病病人的ECG傳感器的優(yōu)先級(jí)應(yīng)該比其他傳感器高,當(dāng)心臟病發(fā)作時(shí),ECG數(shù)據(jù)必須優(yōu)先于其他傳感器節(jié)點(diǎn)被發(fā)送出去。第3個(gè)等級(jí)為傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí),傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀,根據(jù)其緊急程度進(jìn)行優(yōu)先級(jí)區(qū)分,保證重要的突發(fā)緊急數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送,例如心臟病病人在心臟病發(fā)作時(shí),必須立即將這個(gè)數(shù)據(jù)信息發(fā)送到醫(yī)療中心。利用IEEE802.15.4信標(biāo)模式中的競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期和非競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期來(lái)實(shí)現(xiàn)這3個(gè)等級(jí)的優(yōu)先級(jí)。3.1基于re高效算法的gts分配算法每個(gè)病人身上都帶有一個(gè)PS,它負(fù)責(zé)接收病人攜帶的傳感器數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。PS具備樹(shù)路由功能。在醫(yī)療應(yīng)用中,有些病人的某個(gè)傳感器數(shù)據(jù)需要優(yōu)先傳輸,因此需要對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)分優(yōu)先級(jí)。比如在緊急醫(yī)療場(chǎng)合,危重病人的數(shù)據(jù)需要采用更高的優(yōu)先級(jí)傳輸?？紤]使用GTScharacteristic字段中的reserved中的兩位來(lái)指定數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí),它可以指定00~03共4個(gè)優(yōu)先級(jí)。醫(yī)護(hù)人員根據(jù)病人具體情況設(shè)置節(jié)點(diǎn)或路由器的優(yōu)先級(jí),節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)GTS時(shí),將優(yōu)先級(jí)設(shè)置到reserved字段中。當(dāng)其父節(jié)點(diǎn)(路由器或協(xié)調(diào)器)接收到其GTS請(qǐng)求之后,根據(jù)reserved請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)將其插入GTS隊(duì)列中。父節(jié)點(diǎn)GTS隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)越低的排在隊(duì)列越前面。分配GTS從隊(duì)列的最后開(kāi)始往前分配,如圖4所示。插入隊(duì)列之后,父節(jié)點(diǎn)按照GTS隊(duì)列優(yōu)先級(jí)從高到底重新分配GTS,可能導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)的GTS失去時(shí)隙,則失去分配時(shí)隙的GTS成為“waitingGTS”狀態(tài),等待高優(yōu)先級(jí)GTS釋放時(shí)隙資源。當(dāng)高優(yōu)先級(jí)的GTS節(jié)點(diǎn)釋放GTS時(shí),則父節(jié)點(diǎn)重新進(jìn)行GTS分配,后面的“waitingGTS”可能重新獲得時(shí)隙資源。樹(shù)型結(jié)構(gòu)下,當(dāng)路由器下的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)改變之后,將路由器的優(yōu)先級(jí)也相應(yīng)改變,路由器的優(yōu)先級(jí)是各子節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)的加權(quán)平均,計(jì)算方法如式(3)所示。其中PGTS申請(qǐng)流程如下:(3)路由器為終端節(jié)點(diǎn)分配時(shí)隙,更新自己的優(yōu)先級(jí);(4)如果路由器優(yōu)先級(jí)發(fā)生變化,則向協(xié)調(diào)器發(fā)送新的GTS請(qǐng)求;(5)如果路由器已經(jīng)分配了GTS,則協(xié)調(diào)器更新其GTS信息,否則,協(xié)調(diào)器根據(jù)路由器優(yōu)先級(jí)為其分配GTS時(shí)隙;(6)路由器向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送帶有新的分配信息的信標(biāo)幀;算法1分配保障時(shí)隙(GTS)當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)接收到信標(biāo)幀時(shí),如發(fā)現(xiàn)自己的GTS起始時(shí)隙為-1,則停止發(fā)送數(shù)據(jù),直到信標(biāo)幀重新分配到GTS(其起始時(shí)隙不是-1),再傳輸數(shù)據(jù)。路由器優(yōu)先級(jí)變化之后,向協(xié)調(diào)器發(fā)送新的GTS請(qǐng)求,協(xié)調(diào)器根據(jù)路由器的優(yōu)先級(jí)更新其GTS隊(duì)列,然后通過(guò)信標(biāo)幀通知路由器,處理過(guò)程和路由器類(lèi)似。3.2節(jié)點(diǎn)的退避指數(shù)最人身體上可能帶有多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(如EEG、ECG)。傳感器節(jié)點(diǎn)間的QoS實(shí)現(xiàn)有兩種方法。下面具體介紹第1種方法。退避指數(shù)表示節(jié)點(diǎn)在探測(cè)信道忙閑狀態(tài)時(shí)需要隨機(jī)退避等待的時(shí)間,它的值要根據(jù)電池壽命擴(kuò)展參數(shù)macBattLifeExtPeriod設(shè)置,如果這個(gè)屬性值為true,則BE=min(2,macMinBE),即2和macMinBE之間的最小值,如果這個(gè)屬性值為false,則BE=macMinBE。因?yàn)樵隗w域網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)電池的更換相對(duì)比較容易,假設(shè)macBattLifeExtPeriod屬性值為false,macMinBE的值即為BE的值。用T表示隨機(jī)退避等待的時(shí)間,用R表示0~(2可見(jiàn)BE值的選取直接影響隨機(jī)退避時(shí)間T,BE的范圍為0~macMaxBE,而macMaxBE的值為0~5。較小的BE值意味著設(shè)備有較大的可能優(yōu)先使用信道發(fā)送數(shù)據(jù)。由此可見(jiàn),如果節(jié)點(diǎn)的退避指數(shù)不同,則節(jié)點(diǎn)在使用CSMA/CA機(jī)制訪(fǎng)問(wèn)信道時(shí),占用信道的概率也不相同。通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)終端設(shè)備的BE值實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)分,BE越小,終端設(shè)備的優(yōu)先級(jí)越高,從而保證在競(jìng)爭(zhēng)訪(fǎng)問(wèn)期內(nèi)的服務(wù)質(zhì)量。3.3基于qos的統(tǒng)一控制指標(biāo)及處理在每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部,存在多種需要發(fā)送的數(shù)據(jù)類(lèi)型,例如,周期性發(fā)送的非緊急數(shù)據(jù),突發(fā)事件的緊急數(shù)據(jù),要求確認(rèn)的數(shù)據(jù)和不要求確認(rèn)的數(shù)據(jù)以及MAC層的命令幀等。為了保證發(fā)生突發(fā)事件時(shí)緊急數(shù)據(jù)能夠立即成功發(fā)送,需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行服務(wù)區(qū)分,提供QoS保證。節(jié)點(diǎn)內(nèi)部在CAP內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)的分類(lèi)、優(yōu)先級(jí)設(shè)置見(jiàn)表1。當(dāng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部生成數(shù)據(jù)流量后,內(nèi)部處理程序根據(jù)其數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)置優(yōu)先級(jí),然后將數(shù)據(jù)加入CAP發(fā)送隊(duì)列中,如果隊(duì)列為空,則數(shù)據(jù)直接加入隊(duì)列即可,如果隊(duì)列不為空,則需要根據(jù)數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級(jí)將數(shù)據(jù)分組插入隊(duì)列中,優(yōu)先級(jí)高的數(shù)據(jù)分組排在優(yōu)先級(jí)低的數(shù)據(jù)前面,以保證優(yōu)先被發(fā)送出去。具體算法如下。4基于等級(jí)的qos算法通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真對(duì)提出的QoS框架和實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行性能評(píng)估。使用OPNETModeler仿真工具和開(kāi)放源代碼的IEEE802.15.4/ZigBeeOPNET仿真模型,實(shí)現(xiàn)了提出的基于等級(jí)的QoS框架和算法,修改了仿真模型中的樹(shù)路由算法以滿(mǎn)足QoS的要求,加入了支持QoS的GTS調(diào)度算法。4.1節(jié)點(diǎn)be值對(duì)cap仿真結(jié)果的影響假設(shè)病人身上攜帶3個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn),這3個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都需要和PS通信。傳感器節(jié)點(diǎn)node1、node2和node3的BE值分兩種情況:第1種情況,3個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的BE值都為3;第2種情況,3個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的BE值分別為1、2和3。3個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在CAP內(nèi)的流量開(kāi)始時(shí)間相同,流量速率設(shè)置為100bit/0.03s,仿真時(shí)間為50s。BE兩種取值的CAP隊(duì)列時(shí)延仿真結(jié)果如圖5和圖6所示。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的BE值相等時(shí),3個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的數(shù)據(jù)在隊(duì)列中的時(shí)延集中為0.005~0.010s。設(shè)置不同BE值后,node1節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列時(shí)延為0.003~0.004s,node2節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列時(shí)延為0.006~0.008s,node3節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列時(shí)延為0.008~0.012s。仿真結(jié)果表明3個(gè)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去的時(shí)延隨著B(niǎo)E值的增大依次增加,實(shí)現(xiàn)了按照優(yōu)先級(jí)發(fā)送數(shù)據(jù)的效果。4.2gts陣列和網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載在一個(gè)路由器下設(shè)置6個(gè)子節(jié)點(diǎn),BO設(shè)置為6,SO設(shè)置為2,每個(gè)子節(jié)點(diǎn)分組間隔為1s,分組大小為500bit,仿真時(shí)間設(shè)置為60s。首先看修改之前,如果4個(gè)節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)的GTS優(yōu)先級(jí)相同,node1~node6都申請(qǐng)4個(gè)時(shí)隙,仿真結(jié)果如圖7所示?？梢钥吹?根據(jù)先來(lái)先服務(wù)的原則,node1至node3都申請(qǐng)到4個(gè)時(shí)隙,因?yàn)樽钚AP的限制,CFP最大可分時(shí)隙數(shù)為13個(gè),node4申請(qǐng)到1個(gè)時(shí)隙,當(dāng)node5和node6開(kāi)始申請(qǐng)時(shí),已經(jīng)沒(méi)有時(shí)隙可用,因此一直沒(méi)有申請(qǐng)成功。改進(jìn)GTS分配算法之后,仿真的GTS參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2。仿真結(jié)果如圖8所示。圖9是node4開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)之后,父節(jié)點(diǎn)GTS隊(duì)列隨著node5、node6的開(kāi)始和結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)(第16s~第50s)的變化。當(dāng)node4申請(qǐng)GTS時(shí)隙時(shí),優(yōu)先分得4個(gè)時(shí)隙,node2和node3仍然各占有4個(gè)時(shí)隙,因?yàn)閚ode2的優(yōu)先級(jí)最低,所以其時(shí)隙只剩下1個(gè)。GTS隊(duì)列如圖9(a)所示。當(dāng)node5在第20s申請(qǐng)到4個(gè)時(shí)隙之后,node2的GTS被剝奪,進(jìn)入等待狀態(tài),從圖8可以看到node2的網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載在第20s時(shí)開(kāi)始走平,node1只剩一個(gè)時(shí)隙。GTS隊(duì)列如圖9(b)所示。當(dāng)node6在第24s申請(qǐng)到4個(gè)時(shí)隙之后,node1的GTS也被剝奪,進(jìn)入等待狀態(tài),GTS隊(duì)列如圖9(c)所示,圖8中的node1的網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載開(kāi)始走平。在第40s時(shí),node5到達(dá)結(jié)束時(shí)間,釋放了GTS,node1重新獲得了1個(gè)時(shí)隙的GTS,GTS隊(duì)列如圖9(d)所示。圖9中node5的網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載開(kāi)始走平,而node1則又開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載開(kāi)始向上走。在第50s時(shí),node6到達(dá)結(jié)束時(shí)間,釋放了GTS,node1增加了3個(gè)時(shí)隙,成為4個(gè)時(shí)隙,node2重新獲得了1個(gè)時(shí)隙的GTS,GTS隊(duì)列狀態(tài)恢復(fù)到圖9(a)。圖8中node6的網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載開(kāi)始走平,而node2則又開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)輸出負(fù)載向上走。以上結(jié)果說(shuō)明實(shí)現(xiàn)了CFP中不同GTS優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的彈性傳送。路由器的優(yōu)先級(jí)是所有GTS時(shí)隙優(yōu)先級(jí)的加權(quán)平均,當(dāng)GTS隊(duì)列發(fā)生變化時(shí),路由器的優(yōu)先級(jí)也發(fā)生了變化,路由器的優(yōu)先級(jí)如圖10所示。如果路由器優(yōu)先級(jí)發(fā)生變化,則向協(xié)調(diào)器發(fā)送GTS分配請(qǐng)求?？梢钥吹降?s和第8s時(shí)因?yàn)閚ode1、node2優(yōu)先級(jí)都是1,因此沒(méi)有改變,當(dāng)?shù)?2s時(shí)node3開(kāi)始申請(qǐng)GTS,路由器平均優(yōu)先級(jí)變?yōu)?.3,隨著node4~node6開(kāi)始申請(qǐng)GTS,平均優(yōu)先級(jí)接近3,node5,node6在第40s、第50s退出GTS之后,平均優(yōu)先級(jí)最后稍低于2。根據(jù)式(4)計(jì)算,總的時(shí)隙數(shù)是13,則路由器優(yōu)先級(jí)為(4×3+4×2+4×2+1×1)/13≈1.9。這說(shuō)明了節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)變化導(dǎo)致路由器的優(yōu)先級(jí)發(fā)生了變化。4.3未設(shè)置級(jí)時(shí)的實(shí)驗(yàn)仿真由