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8/15/2019 Ieee 802.3 Standard
1/4
2 0 0 6
6 t h I n t e r m a t i o n a l
C o f e r e n c e o n I T S T e l e c o n u i i i c & a t i o n s P r o c e e d i n g s
The Research o fApplyingWireless Sensor
Netwrkos
t o
I n t e l l i g e n t T r a n s p o r t a t i o n
S y s t e m ITS
Based
On
IEEE 802.15.4
Benliang Li
Houjun Wang
Bin
Yan
Chijun
Zhang
S c h o o l
o f
A u t o m a t i o n
E i i g i n e r g .
U h i v e r s i t y o f
E l e c t r o n i c s
S c i e n c e a n d
T e c h n o l o g y
o f
C l n i n a
C h e n g d u
6 1 0 0 5 4 .
C h i n a
A b s r e t - T h e I n t e l l i g e n t T r a n s p o r t a t i o n S y s t e m
( I T S )
i s e n v i s i o n e d
b y
l i n k i n g e x i s t i n g
a n d
e m e r g i n g t e c h n o l o g i e s
o f
c o m p u t e r s ,
w i r e l e s s r a d i o
c o m m u n i c a t i o n s s y s t e m s
a n d
s o p h i s t i c a t e d s e n s o r s
t o b e
u s e d i n v e h i c l e s
a n d r o a d s .
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4 i s
a n ew s t a n d a r d
d e s i g n e d
f o r l o w r a t e
w i r e l e s s
p e r s o n a l a r e a n e t w o r k s
( L R
PAs)
w i t h
a
f o c u s o n e n a b l i n g w i r e l e s s s e n s o r n e t ' i o r k s f o r
v e h i c u l a r ,
r e s i d e n t a l , c o m m e r c i a l
a n d i n d u s t r i a l
a p p l i c a t i o n s . T h i s
s t a n d a r d i s
c h a r a c t e r i z e d
f o r i t s
s i m p l i c i t y ,
l o w
d a t a
r a t e ,
l o w
p o w e r
c o n s u m p t i o n a n d
l o w c o s t i n
n e t w o r k s .
T h e
r e l e a s e
o f
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4
i s
a n t i c i p a t e d
t o make a
s i g n i f i c a n t
c o n t r i b u t i o n t o
t h e
a p p l i c a t i o n
o f
w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s
( W S N s )
t o
I T S . I n
t h i s
a r t i c l e
we f i r s t g i v e
a
b r i e f d e s c r i p t i o n
o f
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4
s t a n d a r d
a n d
t h e c h a r a c t e r i s t c o f 8 0 2 . 1 5 . 4 f o r
W S N s ,
t h e n p r e s e n t
a
f e w
a p p l i c a t i o n
s c e n a r i o s i n
v e h i c l e s
a n d r o a d s
t o
s h o w t h e
p o t e n t i a l
a p p l i c a b i l i t y
t o w h i c h t h e new s t a n d a r d c a n b e u s e d t o
e n a b l e
WSNs
i n
I T S .
I .
INTRODUCTION
T h e
I n t e l l i g e n t T r a n s p o r t a t i o n S y s t e m
( I T S )
h a s g r o w n
f r o m
i t s
b e g i n m i n g s
i n
t h e
1 9 8 0 ' s t o
b e c o m e a
m a j o r
f o r c e
i n
i n f l u n c x i n g
t h e
w o r l d i n
planng t h e
f u t u r e o f
v e h i c l e s
a n d
v e h i c l e s - r o a d
s y s t i n s .
G r e a t
e f f o r t s h a v e
b e e n
m a d e
t o a p p l y
w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s ( W S N s )
t o t h e
I T S [ 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 ] .
C o m p a r e d
w i t h
c o n v e n t i o n a l
n e t w o r k s ,
WSNs
p r o v i d e
a d v a n t a g e s
i n
d e p l o y m e n t ,
c o s t ,
s i z e ,
a i d
d i s t r i b u t e d
i n t e l l i g e n c e .
WSNs
t e c h n o l o g y
n o t
o n l y e n a b l e s u s e r s
t o s e t
u p
a n e t w o r k
q u i c k l y ,
b u t a l s o
e n a b l e s t h e m
t o s e t
u p
a n e t w o r k
w h e r e
i t
i s
i n c o n v e m r e n t
o r
i m p o s s i b l e
t o w i r e c a b l e s . T h e
c a r e
f r e e f e a t u r e
a n d
c o n v e n i e n c e o f d e p l o y m e n t m * a e WSNs
m o r e
c o s t - e f f i c i e n t
t h a n w i r e d n e t W o i k s
i n
g e n e r a l .
IEEE
8 0 2 . 1 5 . 4
i s
a n e w s t a n d a r d
u n i q u e l y
d e s i g n e d f o r l o w
r a t e w i r e l e s s
p e r s o n a l
a r e a n e t W o i k s .
I t
t a r g e t s
l o w
d a t a
r a t e ,
l o w
p o w e r
c o n s u O m p t i o n
a n d
l o w
c o s t
w i r e l e s s s e n s o r
n e t w t o r k s
a n d
o f f e r s
d e v i c e
l e v e l
w i r e l e s s
c o n n e c t i v i t y . T h e
r e l e a s e
o f
I E E E
8 0 2 . 1 5 . 4 - W i r e l e s s
M e d i u m
A c c e s s C o n t r o l ( M A C )
a n d
P h y s i c a l L a y e r ( P H Y ) S p e c i f i c a t i o n s
f o r
Low
R a t e W i r e l e s s
P e r s o n a l
A r e a
N e t w o r k s
( L R - W P A N s )
[ 7 ]
r e p r e s e n t s
a
m i l e s t o n e
i n
w i r e l e s s s e n s o r n e t w o r k s . T h e
I T S
w i l l
b e n e f i t
f r o m t h e
a p p e a r a n c e
o f t h e n e w s t a n d a r d
i n
V e h i c l e s a n d
V e h i c l e s - r o a d C o m m u n i c a t i o n b a s e d o n
w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s . T h e w i r e l e s s
s e n s o r
n e t w o r k s ,
c o m p l e t e l y d i s t r i b u t e d
a n d
d e p e n d i n g
o n
E E E
8 0 2 . 1 5 . 4 ,
w i l l a l l o w
t h e
f a s t a n d
c h e a p
d e v e l o p i n e n t
o f I T S
i n
m a n y
f i e l d s .
S e c t i o n
I I
o f t h i s
p a p e r
p r e s e n t s
a
b r i e f
t e c h n i c a l
d e s c r i p t i o n
o f
8 0 2 . 1 5 . 4 .
I n
S e c t i o n
I I I ,
we
o u l i n e
t h e c l a r a c t e r i s t c o f
8 0 2 . 1 5 . 4
f o r
W S N s . T h e n ,
i n
S e c t i o n
I V , we
p r e s n t
a f e
a p p l i c a t i o n
s c e n a r i o s
o f
t h e
u s e
o f WSNs
i n
I T S .
C o n c l u s i o
a r e p r e s e n t e d
i n
S e c t i o n V .
I I
TECHNICAL DESCRIPTION O F
8 0 2 . 1 5 . 4 .
T h e new
s t a n d a r d ,
IEEE
8 0 2 . 1 5 . 4 .
d e f i n e s t h e
p h y s i c a l l a y
( P H Y )
a d
m e d i u m
a c c e s s c o n i t r o l
(MAC)
s u b l a y
s p e c i f i c a t i o n s
f o r
l o w
d a t a r a t e w i r e l e s s
c o n n e c t i v i t y
w i t h
f i x e
p o r t a b l e
a n d
m o v i n g
d e v i c e s
w i t h n o
b a t t e r y
o r
v e r y
l i m i t
b a t t e r y
c o n s u m p t i o n
r e q u i r e m e n t s
t N p i c a l l y
o p e r a t i n g
i n
t
p e r s o n a l o p e r a t i n g s p a c e ( P O S ) o f
lOm
o r l e s s . T h e s t a n d a
u s e s c a r i e r s e n s e m u l t i p l e
a c c e s s
w i t h
a c o l l i s i o n a v o i d a n
m e d i u m a c c e s s m e c h a n i s m a n d s u p p o r t s s t a r a s w e l l
p e e r - t o - p e e r
t o p o l o g i e s .
T h e
m e d i a a c c e s s
i s
c o n t e t i o n
b a s e
h o w e v e r ,
u s i n g
t h e o p t i o n a l s u p e r f r a m e
s t i c t u r e ,
t i m e s l o t s c
b e a l l o c a t e d
b y
t h e
PA N
c o o t d i n a t o r
t o d e v i c e s
w i t h
t i t
c n t i c a l d a t a .
I n
t h e
f o l l o w i n g
s u b s e c t i o n s , we g i v e a b n e f
o v e r v i e w
o f
t
PH Y
l a y e r a n d
M A C
s u b l a y e r . D e t a i l e d i n f o r m a t i o n c a n
f o u n d
i n
r e f e r e n c e [ 7 ] .
A .
PHYLayr
I E E E
8 0 2 . 1 5 . 4
s p e c i f i e s
t W o
P H Y s :
a n
8 6 8 / 9 1 5 M } I z
d i r e
s e q n e n c e s p r e a d
s p e c t r u m
( D S S S )
PHY
a n d
2 4 5 0 M 1 Z
DSS
P H Y . T h e 8 6 8 / 9 1 5
MHz
PHY
s n p p o r t s
o v e r - t h e - a i r d a t a r a t
o f 2 0
k b / s
a n d 4 0
k b / s ,
a n d
d i e
2 4 5 0 M H z PHY
s u p p o r t s
o v e r - t h e - a i r d a t a r a t e
o f
2 5 0
k b / s .
T h e
c h a r a c t e n s t i c
o f
DSS
a l l o w s
t h e u s e
o f
l o w - c o s t
d i g i t a l
I C r e a l i z a t i o n s . T h e
PH
c h o s e n
d e p e n d s
o n l o c a l
r e g u l a t i o n s
a n d
u s e r
p r e f e r e n c e .
A
t o t a l
o f 2 7
c h a n n e l s ,
n u m b e r e d
0
t o
2 6 . a r e
a v a i l a b l e
a c r o
t h
t h r e e
f r e q u e n c y
b a n d s . S i x t e e n
c h a n n e l s a r e
a x a i l a b l e
i n
t
2 4 5 0
M H z
b a n d ,
1 0 i n t h e
9 1 5
M H z
b a n d ,
a n d
1
i n
t h e
8
M I F H z
b a i d .
T h e
c e n t e r
f r e q u e n c y
o f
f t e s e
c h a n n e l s i s d e f i n e d
f o l l o w s :
l Y
= 8 6 8 . 3
i n
m e g a h e r t z ,
f o r
k
0
O
1
=
9 0 6
+
2
k
-
1
i n
m e g a h e r t z ,
f o r
k
=
1 , 2 , . .
1 0
a n d
F c
=
2 4 0 5 +
5
k
-
1
1
i n
m e g a h e r t z ,
f o r k
=1
n
1 2 , . . . ,
2 6
w h e r e k
i s
t h e
c h a n n e l n u m b e r .
T h e
v i s u a l i z a f i o n o f
t h
c h a n l I s
a r e
s l h o w n
i n
f i g u r e
1 .
T w o d i f f e r e n t
d e v i c e
t y p e s
a r e d e s i g n e d
i n
E E E
8 0 2 . 1 5 . 4 .
f u l l - f u n c t i o n d e v i c e
( F F D )
a n d
a
r e d u c e d - f n n c t i o n
d e v i c e
( R E D
T h e F F D c a n
o p e r a t e
i n
t h r e e m o d e s
s e r v i n g a s
a
p e r s o n a l
a r
n e t w o r k ( P A N )
c o o r d i n a t o r ,
a c o o r d i n a t o r o r a d e v i c e .
A
FF
0 - 7 8 0 3 - 9 5 8 6 - 7 / 0 6 / 2 0 . 0 0
C 2 0 0 6
I E E E .
9 3
-
8/15/2019 Ieee 802.3 Standard
2/4
c a n
t a l k
t o
RFDs o r o t h e r
F F D s ,
x w h i l e
a n RE D c a n i
t a l k o r l y
t o
C h a n n e l s i M
t
f ~ ~ ~ ~
M H z )
9 0 2 I 0 9 2 8 0
I
868
8
8 6 O
3 . W & c l s . L i
2 A 4 GHz
M Z
P H Y :
C h a n n 4 l s
1 1
2 6
|
4 0 0 . 0
2 4 8 3 5
F i g u r e 1-The
v i s u a l i z a t i o n o f t h e
c h a n n e l s
an
F F D .
A
RE D i s i n t e n d e d
for
a p p l i c a t i o n s
t h a t a r e e x t r e m e l y
s i m p l e ,
s u i c h a s a l i g h t s w i t c h o r a
p a s s i v e
i n f i a r e d
s e n s o r ,
w h i c h
d o e s n o t
have
the
n e e d
t o s e n d
l a r g e
a m o u n t s
o f
d a t a
a n d
m ay
o n l y
a s s o c i a t e
w i t h
a
s i n g l e
FF D
a t
a
t i m e
C o n s e q u e n t l y ,
t h e
RE D
ca n
b e i m p l e me n t e d
u s i n g
m i n i m a l
r e s o u r c e s
a n d
memory
c a p a c i t y .
D e p e n d i n g
on t h e a p p l i c a t i o n
r e q u i r e i n e n t s ,
t h e LR-WPAN
may
o p e r a t e
in
e i t h e r
of two
t o p o l o g i e s t h e
s t a r
t o p o l o g y
o r t h e
p e e r - t o - p e e r
t o p o l o g y .
B o t h
a r e
s h o w n
in
F i g u r e
2 .
S t a r Topo
0 0 1
PA N
C o o r d i r a t t r c
P e e r - to - P e e r T o p o l o g y
PA N
C o o r d i n a t o r
F u l
F u i c t i o n D e v i c e
0
Reduced F u n c t i o n D e v i c e
4
-
C o m r u n i c a t i o n
F l o w
F i g u r e
2 S t a r a n l d
p e e r - t o - p e e r t o p o l o g y
e x a m p l e s
T h e
PH Y
l a y e r
p r o v i d e s
a n i n t e r f a c e
b e t w e e n
t h e MAC
s n b l a y e r a n d
t h e
p h y s i c a l
r a d i o c h a n e l . I t
p r o v i d e s
t - w o s e r v i c e s
a c c e s s e d
t h r o u g h
t w o
s e r v i c e
a c c e s s p o i n t s ( S A P s ) . T h e y a r e t h e
PHY
d a t a s e r v i c e a : n d
t h e
PH Y
m c m a g e m e n t
s e r v i c e .
B .
T h e A 1 4 C s u b l e r
T h e
MAC
s u b l a y e r
p r o v i d e s
a n
i n t e r f a c e
b e t w e e n t h e
s e r v i c e
s p e f c i f c
c o n v e r g e n c e s u b l a y e r ( S S C S )
a n d
t h e
PHY
l a y e r .
L i k e
t h e PHY
l a y e r ,
t h e
M A C
s u b l a y e r
a l s o
p r o v i d e s
t w o
s e r v i c e s ,
n a m e l y ,
t h e MAC d a t a s e r v i c e
a n d
t h e
MAC m a n a g e m e n t
s e r v i c e . T h e MAC
s u b l a y e r
i s
r e s p o n s i b l e
f o r
t h e
f o l l o w i n g
t a s k s :
G e n e r a t i n i g
n e t w o r k b e a c o n s
i f
i h e
d e v i c e
i s a
c o o r d i n a t o r :
A
c o o r d i n a t o r c a n
d e t e r m i n e
W x h e t h e r
t o
w o r k
i n
a
b e a c o n e n a b l e d
m o d e , i n
w h i c h
a
s n p e r f r a m e
s t r u c t u r e i s
u s e d .
T h e
s n p e r f r a m e
i s b o n n d e d
b y
n e t w o r k b e a c o n s
a n d
d i v i d e d
i n t o
a N n m S u p e r f r a m e S l o t s e q n a l l y s i z e d s l o t s .
A c o o r d i n a t o r
s e n d s
o m i t
b e a c o n s
p e n r o d i c a l l y
t o
s y n c h r o n i z e
t h e a t t a c h e d
d e v i c e s
a n d
f o r o t h e r
p u r p o s e s .
S n e c h r o n i z i n g
t o
t h e b e a c o n s :
d e v i c e a t t a c h e d t o a
c o o r d i n a t o r
o p e r a t i n g
i n
a b e a c o n e n a b l e d m o d e
c a n
t r a c k t h e
b e a c o n s t o s y n c h r o n i z e
w i t h t h e c o o r d i n a t o r . T h
s y n c h r o m i z a t i o n
i s i m p o r t a n t
f o r d a t a
p o l l i n g ,
e n e r g y s a x i n
a n d d e t e c t i o n
o f o r p h a n i n g s .
S u p p o r t i n g
p e r s o n a l
area
n e t w o r k
A
a s s o c i a t i o n a n d
d i s a s s o c i a t i o n .
T o
s n p p o r t
s
c o n f i g u r a t i o n , 8 0 2 . 1 5 . 4
e m b e d s
a s s o c i a t i o n
a n i d
d i s a s s o c i a t i
f u n c t i o n s
i n
i t s MAC s n b l a y e r . T h i s n o t
o n l y
e i a b l e s a s t a r t o
s e t n p
a u t o m a t i c a l l y ,
b n t a l s o
a l l o w s
f o r t h e c r e a t i o n o f
s e l f - c o n f i g u r i n g
p e e r - t o - p e e r
n e t w o r k .
E m p l o y i n g
t h e
c a r r i e r s e n s e m u
l t i p l e a c c e s s w i
c o l l i s i o n a v o i d a n c e
( C S V L 4 - C A )
m e c h a n i s n m
f o r c h a n n e l
a c c e s
L i k e m o s t o t h e r p r o t o c o l s
d e s i g n e d
f o r
w i r e l e s s
i e t w o r k
8 0 2 .
1 5 . 4 u s e s CS MA- CA m e c h a n l s m f o r c h a n m e l a c c e s
H o w e v e r , t h e n e w
s t a n d a r d
d o e s
n o t
i n c l u d e
t h e
r e q u e s t - t o - s e
( R T S )
a n d c l e a r - t o - s e n d
( C T S )
m e c h a n i s m , i n c o n s i d e r a t i o n
t h e l o w
d a t a
r a t e u s e d
i n
L R - W P A N s .
H a n d l i n g a n d m a i n t a i n i n g t h e g u a r a n t e e d t i n m e s
( G M
m e c h a n i s m :
When
w o r k i n g
i n
a
b e a c o n
e n a b l e d
m o d e ,
c o o r d i n a t o r c a n
a l l o c a t e
p o r t i o n s
o f t h e a c t i v e s n p e r f r a m e
t o
d e v i c e . T h e s e
p o r t i o n s
a r e c a l l e d
G T S s ,
a n d c o m p r i s e t
c o n t e n t i o n
f r e e
p e r i o d ( C F P )
o f t h e
s n p e r f r a m e .
P r o v i d i n g
a
r e l i a b l e l i n k
b e t w e e n t w o p e e r
A L 4 C
e n t i t i
T h e MAC
s n b l a y e r
e m p l o y s
v a n o u s
m e c h a n i ' s m s t o e n h a n c e t
r e l i a b i l i t y
o f t h e l i n k
b e t t w e e n
t w o
p e e r s ,
a m o n g
t h e m
a r e
t
f r a m e
a c k n i o w l e d g m e n t
a n d
r e t r a n s m i s s i o n ,
d a t a e n r i f i c a t i o n
n s i n g
a 1 6 - b i t
C RC
a s w e l l
a s CSMA-CA.
I V
CHARACIERISTC O F
8 0 2 . 1 5 . 4 F O R :
WSNs
A .
L O W P O W E R
C0ASUMPTIOA
8 0 2 . 1 5 . 4 w o u l d n o t b e
e x e c t e d
t o g o
t o o
f a r
w i t h o u t
i t s
m o
a c c l a i m e d
f e a t u r e ,
l o w
p o w e r
c o n s u m p t i o n .
F o r
s i m p
b a t t e r y - p o w e r e d
d e v i c e s ,
t h e
r e p l a c e m c n t
o f b a t t e r i e s
may c o
a u s e r
m o r e
t l h
t h e
d e v i c e s
t h e m s e l v e s . I t i s
n o t
o n l y
v e
c u i n b e r s o m e
b n t
a l s o
p r a c t i c a l l y
i m p o s s i b l e
t o
r e p l a c e
t
b a t t e r i e s
i n
s o m e
a p p l i c a t i o n s ,
s n c h
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a p r e s s u r e
s e n s
e m b e d d e d
i n t o t h e t i r e o f
a n
a n t o m o b i l e .
LoW p o w
c o n s u m p t i o n
i s o n e o f
t h e i m o s t i m p o r t a n t
r e s e a r c h
t o p i c s
w i r e l e s s
n e t w o r k s ,
a n d m n c h
r e s e a r c h
h a s b e e n d o n e
i n
t h i s
a r
[ 8 - 1 1 ] .
S e v e r a l m e c h a n i s m s a r e
i n c o r p o r a t e d
i n 8 0 2 . 1 5 . 4
p r o l o n g
t h e
d e v i c e
b a t t e y
l i f e t i i n e .
B . SECUREDATA TRANSFER
S e c u r e d a t a
t r a n s f e r i s
a c h i e v e d b y
u s i n g p r o p r i e t a
a p p r o a c h e s
i n
some
p r o d n c t s .
H o w e v e r ,
f o r
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g l o b a l
s t a n d a
l i k e
8 0 2 . 1 5 . 4 ,
s e c u r i t y
i s a
b i g
c o n c e m .
F o r
f l e x i b i l i t y
a n d
o r d e r
t o
s n p p o r t s i m p l e
d e v i c e s ,
8 0 2 . 1 5 . 4 o f r s
t h r e e
l e v e l s
s e c u n i t y .
I f
s e c u n t y
i s n o t
a n i m p o r t a n t f a c t o r
f o r
t h e
a p p l i c a t i
o r
t h e
n l p p e r l a y e r
a l r e a d y
p r o v i d e s
s u f f i c i e n t
s e c n r i t y
p r o t e c t i o
a
d e v i c e
c a n
s e l e c t
n o n e
s e c u r i t y
m o d e
f o r
d a t a
t r a n s f c r .
F o r
t
s e c o n d
l e v e l
o f
s e c u n t y ,
a d e v i c e
c a n
u s e
a n
a c c e s s
c o n t r o l l
( A C L )
t o
p r e v e n t
n n a n t h o n z e d d e v i c e s
f r o m
a c c e s s i n g
i t s
d a t
T h e r e
a r e
n o
c r y p t o g r a p h i c
a c t i o n s
i n v o l e d
a t t h i s l e v e l .
T
t h i r d
l e v e l
o f
s e c u r i t y
e m p l o y s
a s y m m e t r i c c i p h e r
o f
t
A d v a n c e d E n c r y p t i o n
S t a n d a r d ( A E S )
i n
t h e
d a t a t r a n s f e r .
C BEACOY VIODEAND
SUPE
FRAM E S T R L TTRE
I n b e a c o n
m o d e ,
t h e
s u p e r f r a m e
m a y
c o n s i s t o f
b o t h
a c t i v e
a n d
i n a c t i v e
p e r i o d .
T h e
a c t i v e
p o r t i o n
o f t h e
s u p e r f r a m
9 4 0
-
8/15/2019 Ieee 802.3 Standard
3/4
w l h i c h c o n t a i n s
1 6
e q u a l l y
s p a c e d
s l o t s ,
i s c o m p o s e d o f
t h r e e
p a d s : a
b e a c o n ,
a c o n t e n t i o n a c c e s s
p e n r o d
( C A P ) ,
a n d
a
c o n t e n t i o n
f r e e p e n o d
( C E P ) .
T h e
b e a c o n i s t r a n s m i t t e d w i t h o u t
t h e
u s e
o f C S M A
a t
t h e
s t a r t o f s l o t
0
a n d
t h e
C AP c o m m e n c e s
i n m n e d i a t e l y
a f t e r
t h e
b e a c o n .
T h e c o o r d i n a t o r
o n l y
i n t e r a c t s
w i t h n o d e s
d u r i n g
t h e
a c t i v e
p e r i o d a n d
m a y
s l e e p d u r i n g
t h e
i n a c t i v e p e r i o d .
T h e r e
i s a
g u a a n t e e d
t i m e s l o t ( G T S ) o p t i o n i n
8 0 2 . 1 5 . 4 t o
a l l o w
l o w e r l a t e n c y o p e r a t i o n . T h e r e a r e a
maximum
o f
o f
t h e
1 6
a v a i l a b l e t i m e s l o t s
t h a t
c a n
b e
a l l o c a t e d
t o
n o d e s ,
s i n g l y
o r c o m b i n e d .
D .
S E L E - C O A F I G U P A 4 T I O N A N D
ORPHANING
T o
s u p p o r t
s e l f - c o n f i g u r a t i o n ,
8 0 2 . 1 5 , 4
e m b e d s
a s s o c i a t i o n
a n d d i s a s s o c i a t i o n f i n c t i o n s i n i t s
MAC
s u b l a y e r .
T h i s
n o t
o n i l y
e n a b l e s
a
s t a r
t o
b e s e t up
a u t o m a t i c a l l y ,
b u t
a l s o
a l l o w s
f o r t h e
c r e a t i o n o f a
s e l f - c o n f i g u r i n g
p e e r - t o - p e e r n e t w o r k . V a r i o u s
c o n f i g u r a t i o n s
a r e
a l s o
d o n e
d u r i n g
t h e a s s o c i a t i o n
p r o c e d u r e ,
s u c h a s s e l e c t i n g a c h a n n e l a n d a n i d e n t i f i e r
( I D )
f o r
t h e
P A N ,
d e t e n m i n i n g w h e t h e r t o
u s e
b e a c o n - e n a h l e d m o d e
o r
n o n - b e a c o n - e n a b l e d
m o d e ,
c h o o s i n g
t h e b e a c o n o r d e r a n d
s u p e r f r a m e
o r d e r
i n
b e a c o n - e n a b l e d
m o d e ,
a s s i g n i n g
a 1 6 - b i t
s h o r t
a d d r e s s
f o r a
d e v i c e ,
a n d
s e t t i n i g
t h e B a t t e r y L i f e E x t e n s i o n
o p t i o n
a n d
m a n y
o t h e r
o p t i o n s
i n
t h e
MAC
l a y e r
PA N
i n f o r m a t i o n
b a s e
( M P I B ) .
V APPLICATION
SCENARIOS
8 0 2 . 1 5 . 4
i s
a n
c n a b l i n g
s t a n d a r d
i n
t h e s e n s e t h a t
i t
c o m p l e m e n t s
W i r e l e s s s t a n d a r d s
s u c h
a s
W i F i a n d
U WB .
I t
d i s t i n g u i s h e s
i t s e l f
f r o m
o t h e r
w i r e l e s s
s t a n d a r d s
b y v a r i o u s
f e a t u r e s ,
l i k e
l o w
d a t a
r a t e ,
l o w p o w e r
c o n s u m p t i o n ,
l o w
c o s t ,
s e l f
o r g a n z a t i o n
A d
f l e x i b l e
t o p o l o g i e s .
I t
s u p p o r t s
a p p l i c a t i o n s
f o r
w h i c h
o t h e r
s t a n d a r d s
a r e i n a p p r o p r i a t e . I t
n o t
o n y
o p e n s
t h e d o o r t o
a n
e n o r m o u s n u m b e r o f
n e w
a p p l i c a t i o n s ,
b u t
a l s o
a d d s
v a l u e
t o
m a n y e x i s t i n g
a p p l i c a t i o n s
i n
v e h i c l e s
a n d
r o a d s .
W i th w h i c h
v a n o u s v e h i c l e s
a b l e
t o
c o n n e c t
t o
W V h i c l e s - r o a d
C o m m u n i c a t i o n
n e t w o r k s ,
u b i q u i t o u s
n e t w o r k i n g
i s c l o s e r t h a n e v e r
t o u s .
T o e l a b o r a t e o n t h e
p o t e n t i a l
e x t e n t t o
w h i c h
8 0 2 . 1 5 . 4
c a n
a f f e c t
I T S ,
we
p r e s e n t
a
f e w
a p l i c a t i o n
s c e n a r i o s
w h i c h
m a y
c o m e t r u e
s o m e
d a y
i n
f u t u r e
i n
t h e
f o l l o w i n g
p a r a g r a p h s .
F i r s t l y ,
i n
a u t o m o b i l e
i n d u s t r y ,
t h e r e
i s a t r e n d o f r e p l a c i n g
c o n v e n t i o n a l
h y d r l i c
a n d
m e c h a n i c s
s y s t e m s
w i t h
c o n t r o l
b y
w i r e s y s t e m s .
I n
f a c t
c o n t r o l
b y
w i r e
s y s t e m s
h a v e
a l r e a d y
b e e n
u e s e d
i n
a v i a t i o n
i n d u s t r y
f o r
d e c a d e o f
y e a r s .
I n
f u t u r e ,
c o n t o l
b y
x v i r e
w i l l a l s o
w i d e l y
u s e d
i n
a u t o m o b i l e
i n d u s t r ,
h o w e v e r ,
t h e
s p r e a d
o f t h e
u t i l i z a t i o n o f
c o n t r o l
b y
w i r e
s y s t e m s
a l s o m e e t
i t s p r o b l e m s . O n e
s e n o u s p r o b l e m
t o b e s o l v e d i s
t h e
d e v e l o p m e n t
o f
f a u l t t o r l e r a n c e
s y s t e m .
I n
a v a i t i o n
i n d u s t r y ,
t w o
o r
e v e n
t h e e s a n t e c o n t r o l
b y
w i r e
s y s t e m s
a r e
u s e d
t o g e t h e r
i n
a
p l a n e
o r a i r c r f t t o s o l v e
t e o
f a u l t t o r l e r a n c e
p r o b l e m ,
x v h e r e c o s t
i s b e y o n d
c o n s i d e r a t i o n .
I n
v e h i c l e s , t h e
u t i l i z a t i o n o f t w o o r t h r e e s a m e
c o n t r o l
b y
w i r e
s y s t e m s
w i l l b e
t o o
e x p e n s i v e
t o b e
a c c e p t e d .
T h u s
W i r e l e s s c o m m n u n i c a t i o n i s
f i n d i n g
i t s
w a y
i n t o
c a r s ,
a p p l y i n g
WSNs
b a s e d o n
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4 t o
w o r k
a s b a c k u p
s y s t e m s
t o
c o n t r o l
b y
w i r e
s y s t e m s
w i l l
b e a
f a i r l y
g o o d
s o l u t i o n o f f a u l t t o r l e r a n c e
p r o b l e m i n
c o n t r o l
b y
w i r e
s y s t e m s i n
f u t u r e x
v e h i c l e s . T
c h a r a c t e n s t i c
o f WSNs
b a s e d
o n
I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4 ,
s u c h
a s
l
c o s t ,
l o w
c o n s u m p t i o n ,
s e c u r e
t r a n s f e r
a n d
s i m p l i c i t y ,
i s j u
s u i t a b l e
f o r
a
b a c k u p s y s t e m .
S e n c o n d l y ,
t h e
w i r e l e s s
o p t i o n i n t r o d u c e s f l e x i b i l i t y
i n s t a l l a t i o n a n d
a n
a d v a n c e d a l t e r m a t i v e
t o
w i r e d
c o n n e c t i o n s .
s p e c i a l
c h a l l e n g e
f o r
a u t o m o t i x
e a p p l i c a t i o n s i s m e e t i n g t
h a r s h
a u t o m o t i v e
e n v i r o m n e n t
w i t h
a
s o l u t L i o n
l o w e n o u g h
c o s t
t o
f i n d
v o l u m e
a p p l i c a t i o n s .
S o m e
o f
t h e a p p l i c a t i o n s
LR-WPANs
c a n a d d r e s s
i n a
v e h i c l e a r e c o n t r o l a n d
i n o n i t o r i
o f n o n c r i t i c a l s e n s o r s . A n a p p l i c a t i o n
e x a m p l e i s
a t i r e
p r e s s u
m o n i t o n r n g
s y s t e m .
T h e
s y s t e m c o n s i s t s
o f
f o u r p r e s s u r e
s e n s o
o n e m o u n t e d o n e a c h
t i r e ,
a n d
a
c e n t r a l
s t a t i o n t o r e c e i v e
t
c o l l e c t e d
d a t a . S i n c e
t h e
p r e s s u r e s e n s o r s
h a v e
t o b e m o u n t e d
t h e
t i r e s ,
t h i s a p p l i c a t i o n d o e s n o t p e n n i t
t h e
u s e
o f
a
c o m m u i i c a t i o n
W i r e s
o r
p o w e r
c a b l e s .
T l h e r e f o r e ,
s e n s o r s
h a
t o b e
b a t t e r y - p o w e r e d . S i n c e i t
i s
i m p r a c t i c a l
t o
r e p l a c e
t
s e n s o r s
o r
t h e i r
b a t t e r i e s b e t w e e n
t i r e
c h a n g e s ,
i t i s
r e q u i r e d
t h
t h e
s e n s o r
b a t t e r i e s l a s t
a t
l e a s t
t h r e e ,
p r e f e r a b l y u p t o
f i v
y e a r s .
T h : i s
p u t s
s i g n i f i c a n t
c o n s t r a i n t s
o n t h e
p o w
c o n s u m p t i o n
o f t h e e l e c t r o n i c
c o m p o n e n t s
a n d r e q u i r e s
p o w
m a n a g e m e n t
c a p a b i l i t i e s .
T h e
d a t a
t h a t
n e e d s
t o
c o m m u i i c a t e d
i s i n
m o s t
c a s e s ,
o n y
a f e w b i t s
i n
s i z e a
i n d i c a t e s t h e m e a s u r e d t i r e p r e s s u r e . T h i s i n f o r m a t i o n
t r a n s m i t t e d
a b o u t
e v e r y
1 - 1 0
n n n
u n i d e r n o n - a l a r m
c o n d i t i o n
U n l e s s t h e r e
i s a f a s t l o s s o f
p r e s s u r e ,
t h e
m e s s a g e l a t e n c y
i s i
o f
s i g n i f i c a n t
c o n c e r n .
I n
c a s e o f s u d d e n
p r e s s u r e
l o s s ,
t
c e n t r a l c o n t r o l
u n i t
s h o u l d b e n o t i f i e d i m m e d i a t e l y ,
i n
w h ' i
c a s e
p o w e r
c o n s u m p t i o n
i s n o t
o f
c o n c e r
s i n c e
m o s t
l i k e l y
t
t i r e h a s
t o b e r e p l a c e d .
E x t r e m e
a u t o m o t i v e e n v i r o m r e n t
c o n d i t i o n s a n d t h e m e t a l l i c s t r u c t u r e h i n d e r RF
p r o p a g a t i o n .
a d d i t i o n ,
t h e
s h a p e
o f
t h e r i m h a s a
s i g n i f i c a n t i m p a c t
o n t
r a d i a t i o n
p a t t e r n
f r o m
t h e w i r e l e s s s e n s o r .
T o
o v e r c o m e
t h
i s s u e , r e p e a t e r
n o d e s ,
w h i c h
w i l l
n o t a d d
s i g n i f i c a n t c o s t t o
t
s y s t e m ,
c a n b e
a d d e d t o
t h e
n e t w o r k
t o
i n c r e a
c o m m u n i c a t i o n s
r e l i a b i l i t y .
T h e n
i n
t h e v e h i c l e s - r o a d
c o m m u m n c a t i o n
s y s t e m s ,
so
d a y
i n
f u t u r w i t h
t h e
l a r g e
i n u m b e r o f s m a r t
s i g n p o s t s
o r
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s i m l e WSNs d e v i c e s
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9 4 1
-
8/15/2019 Ieee 802.3 Standard
4/4
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l o c a l i z a t i o n a : n d n a v i g a t i o n
s y s t e m s
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8 0 2 . 1 5 . 4
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c o n t r o l o f
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c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s .
F u r t h e r e f f o r t s a r e
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s o l u t i o n f o r
W S N s ' a p p l i c a t i o n
i n
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M e t r o p o l i t a n
A r e a N e t w o r k s
S p e c i f i c R e q u i r e m e n t s
-
P a r t 1 5
W N i r e l e s s
Medium
A c c e s s C o n t r o l (MAC) a n d P h y s i c a l L a y e r ( P H
S p e c i f i c a t i o n s
f o r Low
R a t e
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( L R - W P A N s ) ,
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I E E E P r e s s .
O c t o b e r
2 0
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[ 8 ]
C . F r a n c o i s ,
W . J . Z h i a n d C . C . R 6 , S ys t e m P e r f o r m a n c e o f
I E
8 0 2 . 1 5 . 4 Low
R a t e
W i r e l e s s
PA N
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A l t e m a t e - P H Y L a y e r ,
T h e 14 IEEE 2 0 0 3
I n t e r n a t i o n a l
Symosium
o n
P e r s o n a l , I n d o a r
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M o b i l e R a d i o C o m m u n i c a t i o n
P r o c e e d i n g s ,
P a g e ( s )
: 4 8 7 4 9 ] .
[ 9 ]
J . A .
G u t i e r r e z , M .
N a e v e ,
E .
C a l l a w a y ,
M .
B o u r g e o i s ,
V . M i t t e r a n d
H e i l e ,
I E E E
8 0 2 . 1 5 . 4 :
A
D e v e l o p i n g
S t a n d a r d
f o r
L o w - P o w e r
L o w - C o
W i re l e s s P e r s o n a l
A r e a
N e t w o r k s ,
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N e t w o r k
S e p t e m b e
O c t o b
2 0 0 1 .
P a g e ( : ] 1 ? -
1 9 .
[ 1 0 ] E .
C a l l a w a y ,
P . G o r d a y ,
L .
H e s t e r ,
J . A .
G u t i e r r e z ,
M . N a e v e , B
H e i l e
a
V .
B a h l l
Home N e t w o r k i n g w i t h
I E E E
8 0 2 . 1 5 . 4 : A
D e v e l o p i n i g
S t a n d
f o r L o w - P o w e r L o w - C o s t W i r e l e s s P e r s o n a l A r e a N e t w o r k s I E
C o m m u n i c a t i o n s
M a g a z i e
A u g u s t
2 0 0 2
P a g e s ) :
7 0 -
7 7 .
[ 1 1 ] J . L . Z h e n g a n d M . J .
L e e ,
W i l l IEEE 8 0 2 . 1 5 . 4 Make U b i q u i t
N e t w o r k i n g
a
R e a l i t y ? : A D i s s c u s s i o n
o n
a
P o t e n t i a l Low P o w e r , Low
R a t e S t a n d a r d , I J E E C o m m u n i c a t i o n s
V a g a z i n e
J u n e
2 0
P a g e ( s
1 ) 4 0 -
1 4 6
A C KN O W L E D G M E N T S
T h i s
w o r k
i s s u p p o r t e d
i n
p a r t b y t h e H U A W E I F o u n d a t i o n
( I D
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1 1 W L ) .
R e f e r e n c e s
[ 1 ]
M I .
A l b e r t ,
K .
C h e n g
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K o u s h i k
R a j a n ,
A
D i g i t a l
M a p / G P S B a s e d
R o u t i n g
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A d d r e s s i n g
S c h e m e f o r W i r e l e s s A d - h o c
N e t w o r k s ,
I n t e l l i g e n t V e h i c l e s
S y m p o s i u m .
2 0 0 3 .
P r o c e e d i n g s .
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9 - 1 1 J u n e
2 0 0 3
P a g e ( s ) :
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[ 2 ]
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A .
B e n s l i m a n e ,
A m n u : l t i c a s t
p r o t o c o l
i n a d h o c n e tw o r k s
i n t e r - v e h i c l e
g e o c a s t ,
V e h i c u l a r
T e c h n o l o g y
C o n f e r e n c e ,
2 0 0 3 .
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2 0 0 3 - S p r i n g .
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5 7 t h
IE
S e m i a n n u i a l
V o l u m e
4 ,
2 2 - 2 5
A p r i l
2 0 0 3
P a g e ( s ) . : 2 4 5 6
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2 4 6 0 v o 1 . 4 .
[ 3 ]
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S y s t e m s ,
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2 5 - 2 9
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-115E
[ 4 ]
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P a g e ( S ) : 3 9 5 5
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6
[ 5 ]
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9 4 2