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窝网：MAC协议设计及其性28 订阅收藏打印 宣布10GEPON标准将在32(2007-12-部署急先锋， 动将于莫斯科展用，Wi- 销量将超3亿(2007-IEEE1588IP由于IEEE802.11标准专为无线局域网(WLAN)制订，因此在室外环境下应用空间接口时诸多技术难题。本文研究了如 宣布10GEPON标准将在32(2007-12-部署急先锋， 动将于莫斯科展用，Wi- 销量将超3亿(2007-IEEE1588IP为满足用户获取更优无线通信业务的愿望，很多公司已着手在像机场和宾馆这样的区域中配置无线局域网(WLAN)，以提供高速率数据业务。IEEE低成本使其尤为引人注目，802.11b11MbpsEDGEW-CDMA本文研究了如下问题：是否有可能基于现有的适用于无线数据业务的802.11空间接口出室外蜂窝网？如果有可能，那么用户是否能够采用相在室内WLAN和室外802.11网络中获取无线业务?设计802.11蜂窝网仍然需要解决很多技术难题。当初，802.11标准及其扩展802.11b标准和802.11a标准专为那些在室内环境下传输范围约为数百米先，当802.11应用于相对于室内WLAN的室络时，信号的延迟将大大增加，这有可能影响存取控制(MAC)协议的适用性；其次，外部环干扰的延迟扩展。此外，由于移动性产生的效应也可能需要复杂的信道预估处理。IEEE802.11MAC协2008术的五 面市，SiliconLabs

802.11规范为MAC协议定义了5类时序间隔，其中两类是由物理层决定的基本类型：短帧空间(SIFS)和时隙(slottime)。其余3类时序间隔则基于以上隔：优先级帧间空间(PIFS)、分散帧间空间(DIFS)和扩展帧间空间(EIFS)。SIFS是最短的时序间隔，其次为时隙。时隙可视为MAC协议操作的时间单就整体而言并不工作于时隙级时序间隔上。对于802.11b网络(即具有DSSS物理层的网络)，SIFS和时隙分别为10和20μs。考虑到信号的和处选择为20μs。PIFS等于SIFS加1个时隙，而DIFS等于SIFS加2个时隙。EIFS比上述4类时序间隔都长得多，通常在当收到的数据帧出现错误时802.11MAC支持两种操作模式：单点协调功能(PCF)和分散协调功能(DCF)。PCF提供了可避免竞争的接入方式，而DCF则对基于接入的竞争采取带测多路(CSMA/CA)机制。上述两种模式可在时间上交替使用，即一个PCF的无竞争周期后紧跟一个DCF的竞争周期。PCF协PCF协议中，AP通过向相关的移动站发送轮询消息依次对这些移动站进行轮询。如果AP需要将数据发送至正被轮询的移动站，那么数据可包含在询的需要将数据发送至AP，则可将数据包含在轮询响应消息中。在适当情况下，确认信息(确认收到了上一个来自AP的数据帧)也可包含在响应AP首先将轮询消息和数据(如果存在)1(S1表示)1SIFS时序间隔内，立即发送确认消息或数据帧(如果数据帧存在)AP1ACK消2AP2SIFSAP2的响应，APPIFS2最后一条轮询消息的末尾。机制，其工作原理如下：带有准备传送的新分组数据的移动站(包括AP)首先检测信道是否繁忙，如果信道在DIFS时序间隔(对于802.11b网络为50μs)内为空闲状态，那么移动站将开始传送果信道在DIFS时序间隔内空闲，那么移动站：a)开始将信道时间分为多个时隙单元；b)生成以时隙为单位的随机退避间隔(randombackoffinterval)；c)继续检测信道。接着，在信道仍保持隔值为0时，移动站将开始传送分组数据。个时隙中检测到信道繁忙，那么退避间隔将保持不变，并且只当检测到在DIFS间隔及其下一时隙内信道持续保持空闲，才重新开始减少退避间隔值。当退避间隔为0，将再次传送分组数据最近时刻被检测为繁忙。更进一步，为了避免信道获，在两次连续的新分组数据传送之间，移动站还必须等待一个退避间隔，尽管在DIFS间隔中检测到信道空闲。图2描述了上述过程0n-1之间进行选取，n表示分组数n取值为CWmin=32，即所谓的最小竞争窗(成功的传送后，n将加倍，直至达到最大值的分组数据，802.11消息将不包含序列号，并可用来确认收到了最近发送的分组数据。 就是说，移动站根据间断停起(stop-and-数据传送结束，发送移动站将在10μsSIFS间隔内收到ACK。如果 ACK不在指定的ACK_timeout周期内到达02.11MAC协议还实现了网络向量分配(NAV)，NAV的值向每个移动站指示了信道重新空闲所需的时间。所有的分组数据均包含一个持续时间字段，而且NAV将对传送的每个分组数据的持上表示了一种虚拟的载波检测机制。MAC 。MAC4通(four-way)帧交换协议。实际上，4AP发送一个特殊信号：发送请求(RTS)信号，而不是实当的时候，在SIFS间隔内发送清除-发送(Clear-to-Send,CTS)消息，以通知请求的移动站立即开始分组数据传送。RTS/CTS握手的主要目的是解决所谓的隐藏终端(hiddenterminal)1PCFSIFSPIFSAPSIFS间隔(802.11b10μs)ACK消息AP之间的距离将有望比WLAN更远。例如在1.5km迟约为10μs。因为接收端的信号延迟至少为几微秒，因此在WLAN这样的环境下，802.11规范制订的初衷。因而，指望PCF支持小区半径达数公里的802.11全是不现实的MAC协议而言，802.11WLAN之间的主要区别在于802.11室络的信号延迟更大一些。如图2所示，室络DCF适用性的主要限制在于：内收到ACK消息。也就是说，这10μs 然而，为使其更为有效，还需要考虑室外小区半径达数公里的网络。因此，单向的信号延 基于以下重要研究成果：即便ACK在SIFS间隔之后才收到，通常也不会带来严重。这是K_timeout。ACK_timeout10μsACKACK_timeout超时之前到达，MAC假定ACK_timeout时间比DIFS间隔的50μs更长。因此，可以认为在分组数据发送后，只要ACK在DIFS间隔以内到达发送移动站，DCF都能正常地工作在距离达数公里的室络FSACK_timeoutACKACKSIFS间隔以内收到一样，从而与最初的协议标准并无二致；其次，DCF协议要求在传送IFS间隔内为空闲，并且在发送移动站发出分组数据之后的下一DIFS间隔内返回的ACK消息，可以防止接收移动站获得信道接入。因此，信道可为接收移动站隐式地“保留”，以发送ACKACK均需保持完整，这也是规范所要求的。SIFSDIFSNAVACKSIFSNAV 影响DIFSACKRTSCTSRTSCTS_timeout。MACSIFS间隔(10μstimeout类似，设备生产商通常选取远远大于10μs的CTS_timeout周期。因此，采用上面讨论的相同参数，CTS的到达延迟即可扩展至DIFS间隔。半达延迟扩展至DIFS间隔，需要考虑室外 。 3所示，50μsDIFS 合理分配是：单向信号的延迟为20μs，而接收移动站的处理时间则为10μs。处理时间的最初延迟为10μs。对于20μs 6km。换言之，对于6km或更小的小区，DCF协议可正常工作于802.11蜂窝网。DCF性WLANDCF3DIFS间隔(d表示，d的传送数据。在分组数据传送之后，信道在DIFS间隔内仍将保持空闲，然后接收端将发送ACK程，可以不必对退避算法进行详细建模；相反，假定来自所有移动站的包含新分组数据和重传数据的汇集传输流可形成密度高达千兆分组数据/μs的泊松过程(Poissonprocess)。如果退避周新的传送和重传将独立于信号源。μs的信号延迟a在任意一对移动站内保持一致。这样，易损期(vulnerableperiod)也同样可以由a给定，在易损期内，新的分组传送不能被其它移动站检测到。因此，在CSMA协议下导致的发生。在传送之前，每个移动站都要求检测到在dμs(DIFS间隔)内信道空闲,并且分组数据传送的时间假定为常数Lμs。下面考虑在分组数据成功传送中的信道行为。在d间隔内3所示，发送端等待ACKdμs(DIFS间隔)ACKcμsACKaμs之后，所有的移动站检测到信道的状态再次成为空闲。MA协议易损期造成的传送的常规繁忙周期，这里Y表示繁忙周期内第一次和最后一次分组数据传送之间的时间段。利用1可得到Y的平均长度为传送或)的平均长度由下式给定汇集传输流泊松假设下，成功传送概率为aGe时，ACK的等待和传送时间。在相同的假设下，平均周期(由繁忙周期和后续的空闲周期组成)TT平均值可由(3)60字节(TCPACK)、576字节(通常适用于网络浏览)1500字节(因特网的最大数据长度)34802.11MACMbps802.11网络而言，相s和12.27ms。50μsDIFS间隔的空闲检测时间及112位ACK的传送时间c为0.112μs。基于上述讨论，假定距离为6km，因此单向延迟a为20μs。为了进行比较，本文还研究WLANWLANACK10μsSIFS3DIFS间隔。至(4)，可以得到MAC处理能力是为所选分组数据长度承载的汇集传输流的函数。如果对于给定的分组数据长度，距离增加到600m至6km，那么最大处理能力将下降，因为信号传送的分组数据，当距离增至600m到6km时，最大的处理能力将降至92.9%到84.8%。然而，因为576字节通常适用于网络应用，84.8%的处理能力仍然令人满意。对于1500字节的分组到90.8%。即便对于60字节长的短TCPACK消息，信道处理能力仍可达60%。总之，尽管小区半径达到6km，MAC的处理能力仍然令人满意。AC的应用及其在室络中的性能。通过研究不明确规定超时间隔的情况，在不改变标准的条件下，本文为分散协调功能(DCF)及请求发送(RTS)和清除请求(CTS)的握手提出了一种新的时决信号延迟问题。此外，当小区半径小于6km时，标准中规定的DCF和RTS/CTS协议仍能正常工作。本文的分析表明，与半径为600m的WLAN相比，小区半径为6km的802.11室AC协议完全适用于小区半径为6km的802.11蜂窝网。及其应用需16 订阅收藏打印 8-06-Zigbee 10-(2008-802.111~2Mbps802.11b的扩展，WLAN带宽已增加到11Mbps，已可为电子邮件、文件共享和互联网应用提供足802.11g数据率则达到了54Mbps8-06-Zigbee 10-(2008-802.11a标准将所支持的频谱定义为5GHz，802.11a所提供的数据率与802.11g相同，不过它不能后向兼容先前的802.11标准。随着无线多设备用的增加，需要WLAN具有更高的数据率。为此，IEEE成立了802.11n工作组着手开发新的WLAN标准。本文讨论802.11n的新特性、应用需求，802.11采用直序扩频码分多址(DS-CDMA)调制技术。由于2.4GHz频段是开放频段，可被多种无线技术利用，因此无线设备间的干扰是一个值得关注可行”的技术据说可将数据率增加到54Mbps以上：40MHz108Mbps42改进调制技术：不过64QAM(正交幅度调制)2008术的五 面市，SiliconLabs

显然，采用上述的这些技术来增加数据吞吐量是不可行的。最终，唯一可行的方案是在相同的并行信道上来传输多个数据流，即采用可控的多入/多出MIMO技术基于图1所示的模型。采用MIMO技术，原始的数据流在发射端被分成多个子流，然后利用不同的天线进行发射。反过来对于也是如22阵，因为它是一个可改变的常量。任何时候，和发射机都可移动，即环境可改变。为进行动态重新计算，发射机发射一个前导信号(Preamble)，这是一个通过所有天线发射的固定，以便理解什么数据将到达，并且如何为随后到达的发射数据包构建发射矩阵。在训练阶段完成后，真正的数据传输才根据MIMO1：MIMO表12.4GHz802.11n802.11g802.11b5GHz802.11n802.11a11g/802.11aBPSK(二相键控)、QPSK(四相键控)、16QAM1/2、2/3、3/4式：802.11n/g/aOFDM来对数据流进行调制。这里关键的在于所谓的数据音调数(即副载波数)。802.11g/a48个副载波，802.11n20MHz52OFDM800ns流的数量：802.11n支持单数据流模式，标准最大数据流数量限制到46.5Mbps802.11g/a6Mbps802.11n20MHz模式所定义的额外的四个导频音(PilotTone)32种不同的速率，而对于两个数据流300Mbps450Mbps600Mbps。这是该标准中理论上所能实现的最大吞吐率。3：802.11射机越多，802.11n现MIMO，天线必须有足够的间距。标准结构的卡和USB棒都有规定的尺寸，不能更改欧洲，ETS300328标准中限定2.4GHz频段的不得超过20dBm。目前，802.11gOFDM调制所用的发射机的通常为16dBm，所以还有一点增大的空间。如果发射机为两34节约开销的机制；最主要的一项就是汇聚。汇聚时发射台需要等待，堆积本地将要发射的数据包，并将其汇聚成一个“超级数据包”。汇聚增加了包的大小，减少了包的数量，因此降低了开销而能够在保持与802.11g/a相同开销的同时，为用户提供高于150Mbps的数据率。是改善覆盖能力。如上所述，在最远距离上，所有的802.11技术都能提供1Mbps的覆盖能力，这是最低的吞吐率指标。如果只是达到1Mbps，就不能说得到改善。不过，如果数据率高于机越来越靠近而得到改善，而相对802.11g5来说，802.11n标准加速了这种改善。兆的带宽来进行互联网浏览或文本交换。802.11n的关键应用在于，特别是HDTV。由于802.11n可以并行处理HDTV流，故VoIP呼叫以及互联网上的文件交换可以在同一网络上进越来越拥挤，可用频段越来越少。好在802.11n还定义了一个5GHz频段，该频段远比2.4GHz宽而且大部分未用。802.11n为家庭用户的丰富多应用开辟了新机会。此外，802.11ni理的分割方01 订阅收藏打印 为满足 的一种分割式存取控制(MAC)架构，以便在接入点和中心交换机之间分配MAC处理任8-06-音业务解决方案，面向低成8-06-音业务解决方案，面向低成 应(2008-03-布展开小一代互操作性研究成果WLAN 成本。但是，无线网络同时也为网络管理者带来了管理和安全方面的。成功部署无线网络能够获得无线域的控制权，就和控制有线网络一样。而无线网络则需要强大的认证和加密。由于无线域是动态的，随时都在变化，无线网络在无线网络的一个关键设计和部署原则就是监视、控制和指配功能的集中化。实践证明，集中化是对大量网络设备制定和实施统一政策的最佳方式，无论物理地点还是分散在不同的地理区域。一个集中式WLAN架构要想卓有成效，相关的信息必须不断地馈送给管理该网络的中心设备(如WLAN交换机/设备)。如果没有整体、精确及更新速度境状态信息，中心设备就无法做出准确的决策。与此同时，如果中心控制器参与所有的接入点操作，它可能会影响那些对时序特别敏感的功能。因此，平衡。802.11服务传送设计，在两种设备(APWLAN交换机/设备)802.11MAC2008！2008！面市，SiliconLabs构建企业级的WLANAPRFRF域又都是独自管理的。这很像最初的蜂窝网络，每个单独的无它们各自的域。同样地，在独立的802.11网络中，所有MAC处理任务都由AP自己执行。例如，一个AP可执行：*802.11数据和管理协议(注意：很多管理任务来自交换机/某设备信息使得很难创建一个统一的网络以为每个用户群提供稳定的网络性能、高性能漫游，以及不管用户位置都能确保政策的一致性。最后，将每个接入点作为单独的RF域来管理对IT管理人扩充尤其如此。服了以上缺陷，它可将系统范围的信息集中到单个交换机/某设备中，或集中到多个协调工作的交换机/设备中。然而，大能集中到一个中心设备，这意味着各种任务和处理都发生在该交换机或设备内，包括流量转发、加密、服务质量(QoS)，在这种架构中，AP只是一个无线收发天线，在802.11或其它数据包处理中不起任何作用。这种架构存在的问题是，所备决定，它能否处理好实时应用？LANAPWLAN802.11法，AP只处理有实时要求的协议部分，如信标帧的发送、响应来自客户端的“探查请求(ProbeRequests)”帧、为交换机质量信息、监视其他AP的出现以及第二层加密等。AN交换机/设备处理，因为它们对时间不敏感，而且对系统范围的可见度有要求。WLAN控制器所提供的一些MAC802.11关联和再关联(移动性)、802.11

1MAC帧转换和桥接功能集中到中心交换机/设备中，可实现收集控制器所需的特定信息，以便在系统范围内进行管理，如网络RF大地提高WLAN系统管理无线资源的能力。在AP中提供RF的变化(如接收信号强度、信号质量、信道分配和噪声等)。这些信息随后被馈送到集中式WLAN控制器，WLANAP传输功率。个“全盘的”方法。如果信息只驻留在AP内，有关设备的RF管理决策实际上可能对整个WLAN系统造成不利影响。例如，减少AP的传输功率可能引起其它地方的覆盖范围。同样地统范围的方法才能复用信道以避免网络一个部分的噪声和干扰。如果RF管理决策由单个AP”MAC相互交流负载信息，“最好的”AP缺陷。第增加WLAN的流量，从而消耗带宽及增加延迟。如果AP在共享信息时出现延迟，可能会做出确的负载均衡决策，或者对时间敏感的流量可能遭遇性能问题。此外略了安全性、QoS、用户移动模式以及其它可在系统范围基础上做出更准确决策的有用参数。多同样的问题，因为客户端所处理的一般都是陈旧的信息，它们并不相互沟通以便收集整个系统范围的信息。由于一个WLAN上可能有数百个、甚至数千个客户端设备，这种方造成严端还可能被，引起服务等无线网络的潜在。送“探查请求”以确定附近是否有强信号的AP可以提供适当的服务。对客户端做出响应的AP提供它们所工作的信道信息，以及可用的个别WLAN信息(比如)。AP还向WLAN交换机请求”的客户端APAPAPAP的总负载信息，WLAN交换机或设佳AP。WLAN控制器采用802.11管理协议的现有方法，鼓励客户端尽可能与最合适的AP通信。MACWLANAPAP自己处理探查请求，WLAN。下行流量(来自有线网络)，WLAN系统必须将数据包区分开来，并根据特定的规则处理这些数据包。数据包分类最好由集中式WLAN控制器来处理，因为它可应用与不同QoS、VLANID、DHCP，AP包含独立的硬件队列，这些队列可用于为数据包的无线传输排出优先顺序。RF网络是基于由WLANS参数。在这一方面，ITQoSAPWLAN性IEEEQoS802.11eAPAP对每个数时，它可以更好地支持802.11e标准的动态分割功能。这是指，当没有足够的可用时间来传送整个数据包时，每割开来。如果加密被集中在WLAN控制器中，WLAN系统就可能遭遇延迟，影响动态分割特性的效率。因此，适用于未来的802.11e环境。交换机或设备之间的协议和AP功能处理可以增强移动性。同样地，安全性也可以得到加强。当每个数据包都是器处理时，复杂的安全策略可以应用，无论AP与哪一个客户端相关联。安全性政策包括：P、和802.11i)，或者第三层加密02.1x、XAUTH或登录单(ACL)，以便将网络限定于某个用户或用户群

图2：分割式MAC架构很容易检测并WLAN网络内的性AP都是可能的，因为802.11功能是在AP和集中的WLAN交换机或设备间分开的。这种分割可让交换机/设备、接入点有机会检测和处理每一个来自或发向WLAN的数据包，并做出相应的处安全的。LAN交换机或设备会在整个网络内提供保护。例如，可以指导数据包到达的AP忽略有安全隐患的客户端，直到隐患得到控制。此外，WLAN交换机或装置还可以告诉WLAN内的其它所有保该设备无法从不同位置无线网络。内的RF拓扑信息也可与AP检测到的实时信息相关联，以准确定位安全隐患的来源，如性AP(见图2)。这种粒状位置有助于快速制止活动，以防止造成损害P内处理，企业就无法建立针对适用于所有AP的统一规则。此外，没有集中的信息也很难在每个AP上建立多个不同的安全政策。如果所有安全功能都驻留在WLAN控制器内，就很难在网WLAN安全至关重要。802.11MACWLANWLANWLANAP802.11MAC端到端QoS质14 订阅收藏打印 AXAX(2008-06-(2008-06-Trapeze合作共同推进“2008！面市，SiliconLabs在802.11无线局域网(WLAN)上传送信号着，在IP上传送信号一直没有成功2008！面市，SiliconLabsQoS机制支持802.11aWLAN链在802.11无线局域网(WLAN)上传送信号着时延管理方面的艰巨，因为着诸如时延、可用带宽、不稳定的无线链路质量、高带宽需求及应用的不断变化等，在IP上传送信号也一直没有成功达到真正的广播级术无法提供在802.11链传送流所需的正确QoS机制。实际的802.11网络的可用带宽常会突然和严重的下降，导致信号的断续和静止。也有些解决方案建议使用 才能支持情形下的QoS质量。这种大缓存的成本非常高，不适合消费产品使用，用户也不愿意等待数分钟去“切换频道”。可以采取速率自适应加上缓冲的技术解决QoS问题。本文将详细描述在标准802.11网络上提供有保证的QoS质量的端到端解决方案。提供真正无线QoS的方案需要将服务实现对的实时调整，并始终提供最大的可用带宽。无论链路条件如何，确保每秒30帧的速率是在802.11网络上传送的硬性指标。试图解决这些问题，但少有成功的。象802.11e这样指定带宽加优先等级技术曾用作支持分配的解决方案。然而指定带宽/优先等级技术并不能提供真正的QoS，因为它们不能解决以下如何达到并保持广播级质量或HDTV这种更高的QoS质量。外一种QoS保证机制。但为高度可变的无线链路准备的缓冲技术需要巨大的缓存才能满足情形下的QoS质量要求QoSWLANQoS技术相关的问题，然后详细解释缓冲/QoS802.11aWLAN2k宽传和发送业务中，所有信道都是6MHz频段。这个6MHz的频段可以容纳一个模拟电道。随着数字音/的出现，每个6MHz模拟频段可以承载QPSK调制的27Mbps或QAM-内可以许多数字信道，调制进单个模拟频段的数字流被称为传送器。在每个传送器中有效多个音/数据流的问题就是传统的统计复用问题中，例如铜轴电缆上的QAM或QPSK的(方程2)是常数，此时可以简化(方程1)中突出的统计复用问题，从而可以在数字广播领域用简单的方法如恒定比特率(CBR)的是，在802.11a/b/g这种可变环境中，许多客户会不断地移动，因此(方程2)不可能是个常数。事实上，可用带宽不仅很容易下降90%或到平均值的10%认真考虑完全不受干扰的802.11a环境下的最大总吞吐量和旁边有微波炉在爆玉米花或存在关门、移动等其它环境变化和基本干扰条件时的最大总吞吐量的比较结果(图1)成的题。第案是由系统测试并分析通常的安装情况，并得到最小可用网络带宽值。这种方 最终用户。第二种方案在以下条件成立时结果会比较理想：(a)避免使用全部的可用带宽(2ΔtF*AFD。这就意味着我们真正关心的是：干扰或破坏，因此我们需要知道的是，是否有足够的带宽保证不发生下溢。在下溢发生的特殊情况下，我们可以认为F*A=0，这时α=Δt是：缓冲技术是否能够应付大多数干扰破坏情况？真正的答案来自消费类电子(CE)领域。消求，其中低时延就是很重要的一条。频道转换必须具有即