Trong LR-WPAN cho phép tùy chọn sử dụng cấu trúc siêu khung, những định dạng của cấu trúc siêu khung này được định nghĩa bởi các Coordinator. Mỗi một siêu khung được giới hạn bởi hai gói Beacon và nó được chia thành 16 slot bằng nhau. Khung Beacon được truyền trong slot đầu tiên của mỗi siêu khung. Nó được dùng để đồng bộ các thiết bị khác, định danh PAN và miêu tả cấu trúc siêu khung. Khi Coordinator không muốn sử dụng cấu trúc siêu khung, nó sẽ không truyền khung Beacon. Các thiết bị muốn giao tiếp với nhau trong chu kỳ truy cập có tranh chấp – CAP (Contention Access Period) thì chúng sẽ sử dụng kỹ thuật slotted CSMA/CA.
Một siêu khung được giới hạn bằng khung Beacon và có thể có hai phần: phần chia chủ động (active portion) và phần chia bị động. Cấu trúc của siêu khung được miêu tả bởi giá trị macBeaconOrder(BO) và macSuperframeOrder.
Thuộc tính macBeaconOrder miêu tả khoảng thời gian mà Coordinator sẽ truyền các khung Beacon, Khoảng cách giữa Beacon (BI) được tính như sau: BI =
aBaseSuperframeDuration * 2BO với 0BO14, giá trị của
macSuperframeOrder sẽ được bỏ qua nếu BO=15. Thuộc tính
macSuperframeOrder(SO) chỉ độ dài của phần chia chủ động của siêu khung, kể
cả khung Beacon. Khoảng thời gian siêu khung SD được tính như sau: SD =
aBaseSuperframeDuration * 2SO với 0 SOBO 15. Nếu SO =15 thì siêu
khung không còn phần chia chủ động sau Beacon. Nếu BO=15 cấu trúc siêu khung không tồn tại, giá trị macSuperframeOrder sẽ được bỏ qua và giá trị
macRxOnWhenIdle sẽ được định nghĩa bất kỳ khi nào bên nhận được phép nhận
trong chu kỳ phần chia bị động của bên truyền. Phần chia chủ động của mỗi một siêu khung sẽ chia khoảng thời gian 2SO * aBaseSlotDuration thành aNumSuperframeSlots khe bằng nhau, và nó tạo thành 3 phần: một Beacon,
0; CAP sẽ bắt đầu ngay lập tức sau Beacon. CFP (nếu có) sẽ bắt đầu ngay lập tức sau CAP, và kéo dài cho đến khi kết thúc phần chia chủ động của siêu khung. CFP sẽ được chia thành các GTS. Các PAN muốn sử dụng cấu trúc siêu khung sẽ đặt giá trị macBeaconOrder từ 0 đến 14 và đặt giá trị macSuperframeOrder nằm giữa 0 và giá trị của macBeaconOrder. Nếu PAN không muốn sử dụng cấu trúc siêu khung sẽ đặt cả macBeaconOrder và
macSuperframeOrder là 15. Trong trường hợp này, Coordinator sẽ không truyền
các Beacon, việc truyền các khung sẽ sử dụng kỹ thuật unslotted CSMA/CA để truy cập kênh truyền (ngoại trừ khung báo nhận) và các GTS sẽ không được phép sử dụng.
Hình 3.12: Cấu trúc siêu khung
3.6.1.1 CAP (Contention Access Period)
CAP sẽ bắt đầu ngay sau Beacon và hoàn thành trước khi bắt đầu CFP trên siêu khung. Nếu CFP có độ dài là 0, CAP sẽ hoàn thành tại thời điểm kết thúc của siêu khung.
CAP có ít nhất là aMinCAPLength symbols (1 symbol = 16 μs), nếu không một phần sẽ được sử dụng để tăng độ dài khung Beacon cần thiết để thực hiện duy trì GTS. Nó có thể co lại hoặc dãn ra một cách động để sử dụng kích thước của CFP. Các khung dữ liệu (trừ khung báo nhận) sẽ được truyền trong CAP sẽ sử dụng kỹ thuật CSMA/CA để truy cập kênh truyền. Một thiết bị đang truyền sẽ đảm bảo rằng việc đang thực hiện sẽ hoàn thành xong trước một khoảng thời gian khung (IFS), bao gồm cả việc nhận được khung báo nhận, nếu không nó sẽ trì hoãn cho đến CAP của siêu khung tiếp theo.
3.6.1.2 CFP (Contention Free Period)
CFP sẽ bắt đầu ngay sau CAP và nó sẽ hoàn thành trước khi bắt đầu Beacon tiếp theo. Nó được chia thành các GTS (Guaranteed Time Slot). Nếu GTS được dùng bởi PAN Coordinator thì chúng sẽ được xác định trong CFP.
Một thiết bị đang truyền trong CFP sẽ đảm bảo rằng việc thực hiện của nó hoàn thành trước một khoảng thời gian khung trước khi kết thúc GTS của nó.
GTS được xác định bởi bộ điều phối PAN, nó được sử dụng để truyền thông giữa PAN và các thiết bị đã liên kết với PAN. Một GTS có thể được đặt trên một hoặc nhiều khe thời gian trong siêu khung. PAN sẽ xác định GTS dựa vào yêu cầu trong GTS Request và không gian sẵn có của siêu khung. Việc xác định GTS dựa trên cơ sở ―yêu cầu đến trước thì đặt chỗ trước‖. Các GTS được đặt liên tiếp cho đến khi kết thúc siêu khung. Trong GTS không sử dụng kỹ thuật CSMA/CA.
3.6.1.3 IFS
Lớp con MAC cần thời gian để kết thúc xử lý dữ liệu nhận được ở tầng vật lý. Để thực hiện được điều này, Hai khung được truyền từ một thiết bị sẽ được phân cách bởi một khoảng IFS. Nếu lần truyền đầu tiên yêu cầu báo nhận thì khoảng cách giữa khung báo nhận và lần truyền thứ 2 ít nhất là một khoảng IFS. Chiều dài của khoảng IFS phụ thuộc vào kích thước của khung đã được truyền. Các khung có chiều dài nhỏ hơn hoặc bằng aMaxSIFSFrameSize(18 byte) sẽ sử dụng chu kỳ SIFS (ít nhất là aMinSIFSPeriod symbol, giá trị mặc định là 12 symbol), ngược lại nếu lớn hơn sẽ sử dụng LIFS (ít nhất là
aMinLIFSPeriod symbol, giá trị mặc định là 40 symbol).
Hình 3.13: Các khoảng IFS