超幀

在PAN網路中，協調器可以使用超幀結構來限定設備對信道的訪問時間。通過傳送信標幀就能實現超幀限定。

超幀分為兩個時間段：活躍期和非活躍期。在非活躍期內，協調器進入低功耗模式（即睡眠模式）。

基本介紹

• 中文名：超幀
• 外文名：superframe

概述

“超幀”這個概念在GSM移動通信系統里。GSM的一個超幀長度為6.12s，其中包含51個復幀；一個復幀長度為120ms，其中包含26個幀。

zigbee協定也引入了超幀的概念。在信標使能模式下，實現協調器和設備間時間同步，識別PAN及實現設備之間的通信。

結構

在IEEE802.15.4中，可以選用以超幀為周期組織LR-WPAN網路內設備間的通信。每個超幀都以網路協調器發出信標幀（beacon）為始，在這個信標幀中包含了超幀將持續的時間以及對這段時間的分配等信息。網路中的普通設備接收到超幀開始時的信標幀後，就可以根據其中的內容安排自己的任務，例如進入休眠狀態直到這個超幀結束。

超幀將通信時間劃分為活躍和不活躍兩個部分。在不活躍器件，PAN網路中的設備不會相互通信，從而可以進入休眠狀態以節省能量。超幀的活躍期間劃分為三個階段：信標幀傳送時段、競爭訪問時段（contention access period，CAP）和非競爭訪問時段（contention-free period，CFP）。超幀的活躍部分被劃分為16個等長的時槽，每個時槽的長度、競爭訪問時段包含的時槽數等參數，都由協調器設定，並通過超幀開始時發出的信標幀廣播到整個網路。

功能

在超幀的競爭訪問時段，IEEE802.15.4網路設備使用帶時槽的CSMA-CA訪問機制，並且任何通信都必須在競爭訪問時段結束前完成。在非競爭時段，協調器根據上一個超幀期間PAN網路中設備申請GTS的情況，將非競爭時段劃分稱為若干個GTS。每個GTS由若干個時槽組成，時槽數目在設備申請GTS時指定。如果申請成功，申請設備就擁有了它指定的時槽數目。第一個GTS由時槽11-13構成，第二個GTS由時槽14,15構成。每個GTS中的時槽都指定分配給了時槽申請設備，因而不需要競爭信道。IEEE802.15.4標準要求任何通信都必須在自己分配的GTS內完成。

超幀中規定非競爭時段必須跟在競爭時段後面。競爭時段的功能包括網路設備可以自由收發數據，域內設備向協調者申請GTS時段，新設備加入當前PAN網路等。非競爭階段由協調者指定的設備傳送或者接收數據包。如果某個設備在非競爭階段一直處在接收狀態，那么擁有GTS使用權的設備就可以在GTS階段直接向該設備傳送訊息。