因此，系統需要為抄表無線傳感器通信網絡設計QoS機制，使其能為緊急狀態數據提供更大的機會來爭取信道的使用和較低可能數據的丟失，同時為時效性抄表數據提供較小的通信延時服務；而對于周期性測量數據，在緊急狀態數據和時效性抄表數據傳輸時，可減小其數據的吞吐量，使得在集抄終端出現緊急狀況時，用電管理部門能夠及時接收到錯誤提示，而不受其它測量數據傳輸的影響。

  為了減少信道沖突、減少緊急和時效數據的傳輸延時和增加整個網絡的有效吞吐率，需要對多功能電能表抄表數據提供不同的QoS服務；同時，考慮到數據包的時效和緊急性，數據包的優先級并不是越細越好。綜合考量，根據自動抄表通信網絡實際要求的不同QoS需要，其優先級可歸分為三類，這三種數據包優先級如表1所列。

  2、基于DL/T645規約的無線傳感器網絡QoS-MAC協議設計

  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都會退避計時，只有退避計時結束后，才會執行CCA檢測。因此，IEEE802.15.4的MAC協議不能像直接采用IEEE802.11e協議的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可區分數據包優先級的要求，高優先級數據性能的提高是以犧牲低優先級數據傳輸質量為代價的。由于DL/T645數據包具有三個優先級的不同QoS需要，因此，對QoS-MAC層模型在每個數據節點設置三種優先級數據緩沖隊列，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的三種優先級隊列中，較高級別的優先級緩沖隊列內的數據優先發送，僅當較高一級優先級緩沖隊列空閑時，才發送較低優先級緩沖隊列中的數據。本文還建立了三個優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域電能表集抄無線傳感器網絡子網中，包含1個協調器節點和N個無線自動集中抄表設備節點，其三維馬爾科夫鏈的隊列模型如圖1所示。

  假設所有節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協議中的三種優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表示發送DL/T645高優先級數據無線傳感器網絡節點，（·）1表示發送DL/T645中優先級數據節點，（·）2表示發送DL/T645低優先級數據節點。

  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送數據節點數為N個，其中n0、n1和n2個節點分別為有DL/T645高優先級、中優先級、低優先級數據傳送，其它n3個節點無數據發送的概率記為Qn0,n1,n2,并由下式表示：

  考慮到兩個連續時間單位內無線信道的狀態，當前信道為空閑狀態的概率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）狀態的條件下當前信道為空閑狀態的條件概率。信道由繁忙狀態轉為空閑的概率，其中是數據包的平均發送時間。因此，對于DL/T645協議中的三個優先級節點檢測信道是空閑的概率分別可用下式表示：

  對于DL/T645高優先級數據節點，信道在兩個時間單位都是空閑的概率等于其它所有三個優先級數據節點都沒有檢測信道的概率：

  其中Q1,Q2是節點發送DL/T645中優先級數據和發送DL/T645低優先級數據的概率，那么，發送DL/T645高優先級數據節點檢測信道的概率τ0為：

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