In an IEEE802.15.4 beacon-enabled wireless personal area network (WPAN), the PAN coordinator can allocate slots using contention free-GTSs (guaranteed the time slots) for admitted devices. However, due to fixed slot size, the bandwidth waste problem may arise. Hence, reference [6] proposed the multi-beacon superframe structure (MBS) to overcome this problem. However, in [6], the structure of sub-beacon intervals in a superframe is non-adaptive. Therefore, this thesis proposes an enhanced multi-beacon superframe structure (EMBS). In EMBS, a PAN coordinator employs the greedy SBI-allocation algorithm to adjust a superframe structure according to the traffic demand of admitted devices such that a superframe can consist of a number of different types of sub-beacon intervals (SBIs). Simulation results reveal that a WPAN using EMBS can attain higher bandwidth utilization than a WPAN using 802.15.4 or MBS.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-01T17:19:06Z No. of bitstreams: 1 LORENO FEITOSA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2007..pdf: 5757457 bytes, checksum: b80a82ad9c8975205f58ab024e542115 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-01T17:19:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LORENO FEITOSA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2007..pdf: 5757457 bytes, checksum: b80a82ad9c8975205f58ab024e542115 (MD5) Previous issue date: 2007-08-31 / Redes pessoais sem fio, WPANs (WirelessPersonalAreaNetworks), são redes de curto alcance, em torno de 10 m, cujo centro é o usuário. O cenário de uso geral é aquele onde dispositivos dentro da área de cobertura da WPAN comunicam-se diretamente entre si ou com recursos do mundo exterior (recursos fora da WPAN) através de pontos de acesso que ofereçam esse tipo de encaminhamento de dados. WPANs vêm ganhando atenção nos últimos anos principalmente devido ao surgimento de novas tecnologias de transmissão sem fio que viabilizam este tipo de rede, particularmente Bluetooth. De fato, o desenvolvimento das WPANs confunde-se com o desenvolvimento do Bluetooth, que tem sido usado como ponto de partida em diversos estudos e protótipos nesta área. Sendo a mobilidade de usuários a principal característica das WPANs, um número de questões surge quando se pensa no desenvolvimento de aplicações direcionadas para esse novo paradigma. Uma das principais se refere à gerência de handoff. Handoff é o processo pelo qual conexões, rotas de dados, e estados associados à provisão de algum serviço são transferidos entre pontos de acesso à medida que o usuário se move entre suas áreas de cobertura. Apesar de seu alinhamento com o modelo de rede das WPANs, Bluetooth não possui facilidades para o gerenciamento de handoffs além de suas operações padrão para localização e conexão com dispositivos próximos; inquiry e paging respectivamente. Adicionalmente, o tráfego de dados dessas operações pela interface Bluetooth possui prioridade sobre o tráfego de dados das aplicações do usuário. Essa característica possui especial impacto sobre um tipo particular de aplicações: aquelas que demandam transferências de dados em tempo-real, como aplicações de streaming. Ao tornar o canal sem fio indisponível para o tráfego de dados, seja pela temporária perda total de conexão com pontos de acesso durante handoffs ou por preempção da interface para as operações citadas, aplicações de tempo-real têm seus desempenhos comprometidos devido à quebra de requisitos temporais associados às suas trocas de dados. Nesse contexto, neste trabalho é proposto um protocolo para gerência dehandoffs em WPANs Bluetooth. O protocolo apresentado é voltado para o uso com aplicações que demandam transferências de dados em tempo-real, sendo demonstrada nesse trabalho sua adequação para esse tipo de aplicação. O protocolo apresentado foi projetado levando-se em consideração as limitações dos potenciais dispositivos clientes (pequenos dispositivos móveis com pouco poder de processamento, pouca memória, largura de banda restrita, etc). Assim, são transferidas para os pontos de acesso todas as atividades relativas às transições entre pontos de acesso dos dispositivos móveis. O protocolo apresentado descarta ainda a necessidade de sinalizações ou quaisquer outras trocas de mensagens entre dispositivos móveis e pontos de acesso durante os handoffs. Por utilizar apenas operações padronizadas do Bluetooth, viabiliza-se seu uso junto com qualquer dispositivo programável equipado com interface Bluetooth de acordo com a especificação, sendo portanto dispensada a necessidade de, por exemplo, modificar a pilha Bluetooth dos dispositivos. / Wireless personal area networks (WPANs), are a mobile short range wireless network, with typical range of 10 meters, where the user is the center. The general usage scenario is where devices within the WPANs range communicate directly to each other or with resources from the external world (outside the WPAN) through access points which offer routing service. WPANs have been gaining attention over the last few years mainly due the emergence and popularization of novel wireless communication technologies that enable this kind of network, notably Bluetooth. In fact, the development of WPANs is closely related to the development of Bluetooth, which has been used as starting point to several studies and prototypes in this field. As the user mobility is the main feature of WPANs, a number of questions arise when developing applications targeted to this new paradigm. One of the most important refers to the handoff management. Handoff is the process through which network connections, routes, and states associated to services in course are seamlessly transferred between access points as the user moves through their coverage areas. Despite its alignment with the WPAN's network model, Bluetooth has no facilities for aiding the management of handoffs besides its standard operations for querying nearby devices and connect to them, inquiry and paging respectively. Moreover, the data traffic of these operations has priority over user applications' data traffic. This property has special impact for a particular kind of application: those that require real-time data transfer, such as streaming applications. When the wireless channel is unavailable for data transfers, with temporary connection loss with access points during handoffs, or interface preemption for the inquiry and paging operations, real-time applications have their performance compromised in consequence of violation of temporal requirements. In this work, a protocol for managing handoffs in Bluetooth-based WPANs is presented. The protocol is focused on the use of applications that demand real-time data transfers. The adequacy of the protocol to this kind of application is analyzed through a case study for an audio streaming application. The protocol is designed focusing on the limitations of potential client devices (small portable devices with limited computational power, memory, bandwidth, battery life, etc). Therefore, all the handoff management operations are transferred to access points. There is no need of signaling or any other kind of coordination or message exchange between access points and mobile devices during handoffs. Due to the use of standardized Bluetooth operations, any programmable device with a standard complaint Bluetooth interface can be used without changes on any underlying software layer, such as the Bluetooth stack. It is also presented a formal modelling and validation of the protocol to ensure it behaves according to its specification. The formal model is important to understand the protocol, unanbiguous documentation, and to easy the validation of changes and extension by automatic simulation and proof of properties.