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IEEE802.11e规范的服务质量保障机制解读

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:486

        

    

    

     服务质量(qos)对于增强基于时间的数据在无线局域网中传输的可靠性、减少资源争夺从而提高频带利用率具有重要意义。802.11e标准提供了两种提高服务保障的新机制,即信道争用期的增强分布式协调功能(edcf)与非信道争用期的混合点协调功能(hcf),本文详细解读了这种机制。

     图1:ieee802.11的分布式协调功能(dcf)机制。

    

     作为目前通信领域发展最快的分支之一,无线通信系统已大体上形成了无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)和无线个人网(wpan)的格局,而且分别具有了在相应领域中的通信标准:gprs/3g(wcdma、cdma2000和td-scdma)、wlan 802.11系列和蓝牙/zigbee。虽然目前各网络之间还不能实现无缝的融合连接,但人们已经开始将不同网络功能集成到一个终端当中,以使人们可以在可能的情况下选择最好的接入方式,而不同网络之间的无缝连接、自动漫游将是无线通信系统的最终目标。 借由无线电波取代传统网络线,由热点、支持802.11x协定(包括wi-fi)的客户端装置组合起来的wlan环境,的确将使用户从牵牵绊绊的网络线堆中解放出来。最初人们是希望用无线接入的方式获得有线以太网的数据通信速率,但目前其最高数据传输率已达到54mbps,是可提供最大无线接入带宽的标准。并且业界从安全、服务质量控制、漫游、兼容性和与其他网络的融合等方面制定一系列标准,而且还在改进和发展。无线局域网正在成为或已经成为人们最经常使用无线接入互联网的方式,以其低成本、高速率、易于部署等特点成为近年来迅速增长的领域。无线局域网标准发展 无线局域网的第一个标准802.11由ieee在1997年正式确认,它是所有后续协议的基础,在物理层定义了三种具体的物理信道:红外方式、跳频方式和直接序列扩频方式,采用bpsk和qpsk两种调制方式,数据传输速率为1mbps和2mbps,工作在ism 2.4ghz频段。其mac层定义了数据帧格式、多址方式、信道共享模式以及网络结构和安全性等。 后续的802.11系列标准,其中802.11b/a/g主要在物理层上做出改进,以提供更高的通信速率,其技术性能比较见表1。 新的802.11n标准值得一提,它旨在提高效率,并试图增加物理层数据信道的使用,提高速度,以满足高清晰度视频传输、家庭影院等全新应用对数据速率的更高的要求。802.11n使超过100mbps的速率不再是梦想,甚至有报道称可以达到320mbps的最高速率。 而802.11i/e/f等标准主要在mac层上对无线局域网的安全性、qos控制和漫游等方面进行了完善和更新。

     图2:ieee802.11的点协调功能(pcf)机制。

    

     其他802.11x标准也各有不同程度的补充和完善,如802.11h是欧洲版的“802.11a”;802.11j是日本版的“802.11a”;802.11k是为方便wlan网络管理而设;802.11m用于对802.11各标准进行维护;802.11p主要应用于智能交通领域的无线连接;802.11r对802.11的快速漫游进行了改进,将能保证热点间连接的无缝性;802.11s对802.11增加了mesh网络的支持。802.11e mac协议及其qos机制 随着无线局域网的逐步普及,如何保证实时性较强的多媒体应用(如vowlan、模拟音视频设备与提供数字音视频的pc设备之间的无线桥接等)业务的qos问题变得日益突出。 但是在无线传输中,由于串扰和多径传播而导致的衰落和色散使无线网络数据传输率低且误码率高(同有线网络相比),这使得在有线网络中网络层以上提供qos的做法与无线信道的特点脱节,无法达到预期的效果。 另一方面,采用从无线接入到有线骨干网传输再到无线接入的异质网络连接的传输途径正逐渐普及,在这种情况下,仅靠传统的有线网络qos机制已经无法提供端到端的服务质量保障。 于是迫切需要一种能够针对无线信道的特点,在无线链路层mac子层提供网络业务的区分、优先级控制、资源分配等的qos控制和保障机制,从而对无线网络和有线网络的qos进行整体规划。 802.11e标准的mac策略就是wlan处理这一问题的答案,它实际上是对802.11 mac协议的改进和增强。1. 802.11 mac协议的dcf、pcf访问 控制策略ieee802.11 mac协议定义了两种操作,在信道争用期的分布式协调功能(dcf)与非信道争用期的点协调功能(pcf)。其中,dcf是必备的功能,而pcf由各wlan设备硬件厂商来决定是否实现。

     图3:ieee802.11e增强dcf(edcf)的业务分类。

    

     dcf采用载波侦听多路访问/冲突避免(csma/ca)的媒体存取方式,可以形象地比喻为“先听再说”(如图1所示)。节点(sta)在发送数据前要先检测信道是否空闲,如果信道空

        

    

    

     服务质量(qos)对于增强基于时间的数据在无线局域网中传输的可靠性、减少资源争夺从而提高频带利用率具有重要意义。802.11e标准提供了两种提高服务保障的新机制,即信道争用期的增强分布式协调功能(edcf)与非信道争用期的混合点协调功能(hcf),本文详细解读了这种机制。

     图1:ieee802.11的分布式协调功能(dcf)机制。

    

     作为目前通信领域发展最快的分支之一,无线通信系统已大体上形成了无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)和无线个人网(wpan)的格局,而且分别具有了在相应领域中的通信标准:gprs/3g(wcdma、cdma2000和td-scdma)、wlan 802.11系列和蓝牙/zigbee。虽然目前各网络之间还不能实现无缝的融合连接,但人们已经开始将不同网络功能集成到一个终端当中,以使人们可以在可能的情况下选择最好的接入方式,而不同网络之间的无缝连接、自动漫游将是无线通信系统的最终目标。 借由无线电波取代传统网络线,由热点、支持802.11x协定(包括wi-fi)的客户端装置组合起来的wlan环境,的确将使用户从牵牵绊绊的网络线堆中解放出来。最初人们是希望用无线接入的方式获得有线以太网的数据通信速率,但目前其最高数据传输率已达到54mbps,是可提供最大无线接入带宽的标准。并且业界从安全、服务质量控制、漫游、兼容性和与其他网络的融合等方面制定一系列标准,而且还在改进和发展。无线局域网正在成为或已经成为人们最经常使用无线接入互联网的方式,以其低成本、高速率、易于部署等特点成为近年来迅速增长的领域。无线局域网标准发展 无线局域网的第一个标准802.11由ieee在1997年正式确认,它是所有后续协议的基础,在物理层定义了三种具体的物理信道:红外方式、跳频方式和直接序列扩频方式,采用bpsk和qpsk两种调制方式,数据传输速率为1mbps和2mbps,工作在ism 2.4ghz频段。其mac层定义了数据帧格式、多址方式、信道共享模式以及网络结构和安全性等。 后续的802.11系列标准,其中802.11b/a/g主要在物理层上做出改进,以提供更高的通信速率,其技术性能比较见表1。 新的802.11n标准值得一提,它旨在提高效率,并试图增加物理层数据信道的使用,提高速度,以满足高清晰度视频传输、家庭影院等全新应用对数据速率的更高的要求。802.11n使超过100mbps的速率不再是梦想,甚至有报道称可以达到320mbps的最高速率。 而802.11i/e/f等标准主要在mac层上对无线局域网的安全性、qos控制和漫游等方面进行了完善和更新。

     图2:ieee802.11的点协调功能(pcf)机制。

    

     其他802.11x标准也各有不同程度的补充和完善,如802.11h是欧洲版的“802.11a”;802.11j是日本版的“802.11a”;802.11k是为方便wlan网络管理而设;802.11m用于对802.11各标准进行维护;802.11p主要应用于智能交通领域的无线连接;802.11r对802.11的快速漫游进行了改进,将能保证热点间连接的无缝性;802.11s对802.11增加了mesh网络的支持。802.11e mac协议及其qos机制 随着无线局域网的逐步普及,如何保证实时性较强的多媒体应用(如vowlan、模拟音视频设备与提供数字音视频的pc设备之间的无线桥接等)业务的qos问题变得日益突出。 但是在无线传输中,由于串扰和多径传播而导致的衰落和色散使无线网络数据传输率低且误码率高(同有线网络相比),这使得在有线网络中网络层以上提供qos的做法与无线信道的特点脱节,无法达到预期的效果。 另一方面,采用从无线接入到有线骨干网传输再到无线接入的异质网络连接的传输途径正逐渐普及,在这种情况下,仅靠传统的有线网络qos机制已经无法提供端到端的服务质量保障。 于是迫切需要一种能够针对无线信道的特点,在无线链路层mac子层提供网络业务的区分、优先级控制、资源分配等的qos控制和保障机制,从而对无线网络和有线网络的qos进行整体规划。 802.11e标准的mac策略就是wlan处理这一问题的答案,它实际上是对802.11 mac协议的改进和增强。1. 802.11 mac协议的dcf、pcf访问 控制策略ieee802.11 mac协议定义了两种操作,在信道争用期的分布式协调功能(dcf)与非信道争用期的点协调功能(pcf)。其中,dcf是必备的功能,而pcf由各wlan设备硬件厂商来决定是否实现。

     图3:ieee802.11e增强dcf(edcf)的业务分类。

    

     dcf采用载波侦听多路访问/冲突避免(csma/ca)的媒体存取方式,可以形象地比喻为“先听再说”(如图1所示)。节点(sta)在发送数据前要先检测信道是否空闲,如果信道空

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