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WLAN对实时业务的支持及其应用和发展 (1)

发布时间:2007.03.23 04:59     来源:巧巧读书     作者:巧巧读书 

IP电话的发展越来越受人瞩目。然而,IP数据在网络中传递时由于排队、拥挤和数据处理等引起的时延等因素的影响,IP电话的质量存在一定的问题。

Internet网的实时机频服务也存在同样的问题。解决以上问题需从Internet网的骨干网和接入网两方面着手:骨干网传输通道可采用光纤通信技术(如SDH,WDM等)予以拓宽;节点处理设备可采用IP 0ver ATM方案或吉比交换路由器方案;接入网的高速化也在不断的研究和发展之中。本文介绍的无线局域网(WLAN)作为一种高速接入方案对实时业务的支持策略,是WLAN的亮点之一,而传统有线局域网(LAN)对此没有明确的保障机制。

一、无线局域网简介

WLAN就是将无线技术应用到LAN当中。与有线LAN相比,WLAN网络配置灵活、适应性较强、安装维护方便,而且在某些情况下经济性较好。它主要用于以下场合:

在移动工作环境下,面向移动计算机用户,访问网络的信息资源,为移动办公提供便利;

临时组网,如灾后复苏、短时商用系统及大型会议;

有线LAN的无线延伸,亦可作为LAN的无线互连。

目前,WLAN与无线ATM(WATM)、本地多点分布业务(LMDs)、多点多信道分布业务(MMDS)一起,构成很有发展前景的宽带无线接入技术。

当前,有关WLAN的标准影响较大的有IEEE 802.11,ETSI HIPERLAN, WINForum和ETSI RESl0等。以下以IEEE 802.11为代表予以介绍。

IEEE 802委员会在1990年成立了专门工作小组制定IEEE 802.11 WLAN标准,并在1996年提出了第四版草案标准,现已趋于完成。

IEEE 802.11标准是基于市场上的现有产品制定出来的,因而既考虑了技术问题又考虑了市场问题。

IEEE 802.11标准考虑了两种网络拓扑结构:Ad hoc和基本结构(Infrastructure)。Ad hoc网由某基本业务群(BSS)内的一组站点组成,又称为IBSS。其中基本业务群是IEEE 802.11结构的基本功能块,它覆盖的地理区域类似于蜂窝通信网中的蜂窝。在基本业务群内,任一站点可与任一其它站点直接建立通信过程。与Ad hoc网不同,基本结构网通过接入点(AP)而建立。接入点类似于蜂窝通信网中的基站,可以看作是将IEEE 802.11网连到有线骨干网的网桥。接入点通过提供多个基本业务群互连的连接点来扩展通信范围,形成扩展业务群(ESS)。扩展业务群包括多个基本业务群,通过DS连到一起。DS可以是IEEE 802.3以太网、IEEE 802.4令牌总线、IEEE 802.5令牌环、FDDI城域网或其它IEEE 802. 11无线媒体。扩展业务群也可通过入口部件Portal为无线用户提供至有线网(如Internet)的网关接入。Portal是规定IEEE 802.11网与非IEEE 802.11网在DS上的连接点的逻辑实体。如果网络是IEEE 802.x,Portal功能类似于网桥。

IEEE 802.11草案标准规定了三种不同的物理层实现方式:跳频扩频(FHSS)、直接序列扩频(DSSS)和红外(IR)。这使符合IEEE 802.11的WLAN用户可充分利用每个物理层的不同优点,但采用不同物理层的两个用户需要另外规定所在的WLAN系统的类型和数据率,以支持互通性。接入速率有1Mbit/s和2Mbit/s两种。跳频扩频和直接序列扩频使用2.4 GHzISM(工业、科学和医学)频段。红外使用850~950 nm波长的红外线传输数据。

IEEE 802.11物理层的无线媒体决定了WLAN具有独特的媒体接入控制(MAC)机制。IEEE 802.11支持两种不同的MAC方案:第一种方案是分布协调功能(DCF),类似于传统的分组网,支持异步数据传输等异步业务,所有要传输数据的用户拥有平等接入网络的机会;第二种方案是点协调功能(PCF),基于由接入点控制的轮询(poll)方式,主要用于传输实时业务。MAC子层由DCF和PCF两部分组成。DCF直接位于物理层之上。所有站点均支持DCF。在Ad hoc网中, DCF独立工作;在基本结构网中,DCF可独立工作也可与PCF共同工作。

MAC子层负责信道分配过程、PDU寻址、帧形成、差错校验、分组拆装。传输媒体可工作于竞争方式,每个站点传输任一分组时需对信道进行竞争接入;媒体也可在竞争期(CP)和非竞争期(CFP)间交替工作。在非竞争期间,媒体的使用由接入点控制或作为中介,因而站点不必进行接入信道竞争。

IEEE 802.11支持3种不同类型的帧:管理帧、控制帧和数据帧。管理帧用于站点与接入点的连接和分离、定时和同步、身份认证。控制帧用于竞争期间的握手通信和正向确认、结束非竞争期。数据帧用于在竞争期和非竞争期间传输数据,并且在非竞争期间可与轮询和确认(ACK)结合在一起。无线媒体的优先接入通过使用各帧传输之间的帧间间隔IFS(interframe space)来控制。IFS是传输媒体上的空闲时间。有3种IFS: SIFS(shortIFS), PIFS ( PCF IFs)和DIFS (DCF IFS )。SIFS最短,PIFS居中,DIFS最长。最高优先级帧使用SIFS传输,如接收站发送ACK给发信站时使用SIFS,以保证没有其它站干扰介入;PIFS用于实时性要求强的数据帧的情况;DIFS用于一般异步数据传输帧。

DCF基于载波侦听多址接入/碰撞预防(CSMA/CA)而未采用有线LAN中主要使用的载波侦听多址接入/碰撞检测(CSMA/CD)多址接入方式。这是因为站点传输时听不到信道碰撞。由于无线信道动态范围大,在有效带宽内采用碰撞检测方式是很困难的,故只能采取随机退避方式以减少两帧碰撞的概率。

另外,HIPERLAN也是草案标准。与IEEE 802.11标准不同的是,它不是由现存的产品或管理引出的,而是着手于满足一系列的功能需求。HIPERLAN工作频段为5.15~5.30 GHz和17.1~17.2 GHz,数据率可达23.529 Mbit/s。它支持多跳选路(multihop routing)、实时业务和节电特性,使用一种类似于CSMA/CD的接入方式来共享频带。HIPERLAN主要集中在Ad hoc连网应用和支持更高的数据率。

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