HiperLAN/2的協議結構

HiperLAN/2的協議棧由兩大部分組成:控制部分和用戶部分。用戶部分主要負責通過已建立的連接信道進行通信,而控制部分主要負責對連接建立、釋放和監督等進行控制和治理。HiperLAN/2的協議結構可以分爲三個基本層:物理層(PHY)、數據鏈路控制層(DLC)和聚合層(CL)。圖1表示了HiperLAN/2的協議參考模型。

物理層

----HiperLAN/2物理層的傳輸方式爲猝發,它由前導部分和數據部分組成,而數據內容主要來源于DLC中的每條傳輸信道。HiperLAN/2使用正交頻分多路複用(OFDM)技術,這主要是因爲它被用于高度分散的信道時具有優異的性能。協議規定信道間距爲20MHz,這樣,每個信道不但可以具有高比特率,而且在分配的頻譜內可以提供的信道數量也比較合適(如歐洲爲19條信道)。每條信道使用52個子載波,其中48個子載波攜帶實際數據,其余4個子載波攜帶導頻信息。保護間隔的時長是800ns,這個時間足以使得延遲擴散高達250ns的信道具有良好的性能。在較小的室內環境中,可以選用更短的時長爲400ns的保護間隔。

----物理層的一個重要作用是提供調制和編碼功能。它不僅非常適合于當前的無線鏈路質量,而且能夠滿足不同的物理層特性。HiperLAN/2還支持BPSK、QPSK和16QAM、64QAM等子載波調制方案。下表表示了HiperLAN/2物理層的幾種模式:

數據鏈路層

----數據鏈路層(DLC)由AP和MT之間的邏輯鏈路組成。DLC包括媒體訪問和傳輸(用戶部分)功能,以及用于終端/用戶的連接處理(控制部分)功能。因此,DLC層由以下幾個部分組成:媒體訪問控制(MAC)協議、差錯控制(EC)協議以及各種信令和控制協議等。

----1.MAC協議

----MAC協議主要用于無線鏈路的媒體訪問。在HiperLAN/2中,無線接口是基于時分雙工(TDD)和動態時分多路訪問(TDMA)的,如媒體的時隙結構答應下行鏈路和上行鏈路可以在相同的時幀(在HiperLAN/2中稱爲MAC幀)中進行通信。下行鏈路和上行鏈路的時隙根據傳輸資源的需求動態分配。無線接口中的基本MAC結構具有2ns的固定時長,它包括用于廣播控制、幀控制、訪問控制、下行鏈路(DL)和上行鏈路(UL)、數據傳輸和隨機訪問等的傳輸信道(如圖2)。來自AP和MT的所有數據都分配專用的時隙進行發射。廣播控制的時長是固定的,其他部分的時長則根據當時的通信情況動態變化。MAC幀和傳輸信道構成了DLC和物理層之間的接口。

----在圖2中,廣播信道(BCH)包含控制信息,這些控制信息通過每個MAC幀進行發送並且到達所有的MT。BCH提供有關傳輸功率級別、FCH和RCH的起始點和長度、喚醒指示器等信息。幀控制信道(FCH)具體描述在當前的MAC幀中資源的分配情況。訪問反饋信道(ACH)傳輸先前對RCH的訪問請求的有關信息。MT還使用隨機訪問信道(RCH),爲到來的MAC幀的上行傳輸或下行傳輸請求傳輸資源,並傳輸某些RLC信令信息。當MT發出的要求更多傳輸資源的請求增加時,AP將分配更多的資源給RCH。

----在上行鏈路和下行鏈路中,包含往來于MT之間的PDU。每個PDU由MT接收或發射的DLC用戶PDU和DLC控制PDU組成。CPDU被稱爲短傳輸信道,而UPDU則被稱爲長傳輸信道(LCH)。

----2.差錯控制(EC)協議

----選擇性重複式ARQ是一種用于增加無線鏈路可靠性的差錯控制機制。HiperLAN/2中的EC主要是指比特錯誤的檢測以及當錯誤發生時UPDU的重發。EC機制還可以確保UPDU按順序傳輸到聚合層中。差錯控制的方法是對每個連接中的每個被發射的UPDU分配一個序列號。在鏈路控制信道中帶有ARQACK/NACK信息,發生錯誤的UPDU可以被多次重發。

----爲了支持延遲要害應用的QoS要求,HiperLAN/2定義了一個UPDU丟棄機制。假如數據包作廢了,EC協議的發送方可以丟棄一個或多個UPDU。

----3.信令協議和控制

----無線鏈路控制(RLC)協議爲信令實體連接控制功能(ACF)、無線資源控制(RRC)功能和DLC用戶連接控制(DCC)功能提供傳輸服務。這四者組成了用來在AP和MT之間交換信令信息的DLC控制部分。

----●連接控制功能

----MT監聽來自不同AP的BCH並且選擇具有最佳無線鏈路質量的AP。BCH中提供的部分信息在這個階段作爲一個信標信號工作。MT監聽SBCH(短廣播信道)的廣播,以避免連接那些無法或未被答應爲MT用戶提供服務的網絡。假如MT決定繼續進行連接,它將發出請求並且從AP中分配一個MAC號。此後ACF將與AP交換有關支持的物理層模式、聚合層以及認證和加密算法等信息。AP將把支持的物理層模式、選擇的聚合層以及選擇的認證和加密算法(可以選擇不使用認證和加密功能)等信息告訴ACF。在建立連接以後,MT可以請求一個專用的控制信道(如DCCH)來建立無線承載電路。在HiperLAN/2中,無線承載電路也稱爲DLC用戶連接。MT可以請求多個DLC連接,而且每個連接可以支持不同的QoS要求。

----MT可以主動或被動地拆除連接。當主動拆除連接時,MT將通知AP它不再想通過HiperLAN/2網絡進行通信的信息。被動拆除連接意味著MT在某個時間段無法到達AP。在任何一種情況下,AP都將釋放分配給該MT的所有資源。

----●DLC用戶連接控制

----MT以及AP通過發射信令信息來請求DLC用戶連接。專用控制信道控制某個特定MAC實體(由MAC號確定)的資源。AP和MT之間至少要有一個DLC用戶連接存在,才能爲用戶提供通信發射服務。信令信息相當簡單,它只攜帶兩部分信息:一部分是請求信息,假如可以建立連接的話,還會攜帶確認信息。已建立的連接由AP分配的DLC連接標志符進行標記。

----在HiperLAN/2中,連接的釋放過程與連接的建立過程類似。HiperLAN/2還支持對已建立的連接的特性進行修改。

----●無線資源控制

----轉換是以無線鏈路質量監測爲基礎的,它主要由MT請求和啓動。HiperLAN/2支持兩種形式的轉換:重新連接或新老AP轉換。重新連接是指重新建立連接;新老AP轉換是指MT請求將轉換到的新AP恢複來自老AP的連接信息,這樣就可以繼續傳輸原來AP要傳輸的內容。這種辦法可以使轉換期間用戶通信的傳輸損失降到最低。

----RRC答應AP控制MT不間斷地監聽鄰近AP信號強度,由于環境和網絡拓撲結構的變化,RRC在必要時還能夠將AP改變頻率的信息通知已建立連接的MT。AP還能夠監視在上行鏈路中不發射任何通信信息的不活動MT,不活動的MT將被拆除連接。

----RRC支持電源節省功能。這個功能負責進入或退出低消耗模式並且負責控制發射機的功率。

聚合層

----聚合層(CL)具有兩個主要功能:一是將來自高層的服務請求適配成由DLC提供的服務;二是將具有可變或固定長度的高層數據分組(SDU)轉換成可以在DLC中使用的固定長度的數據分組。固定長度DLC數據的填充、分組和重組功能是實現HiperLAN/2網絡連接獨立于固定網絡的要害。聚合層的結構使得HiperLAN/2非常適合于作爲許多固定網絡的無線訪問部分,如以太網、IP網、ATM、IMT2000等。

----當前,HiperLAN/2主要定義了基于信元和基于分組的兩類不同的CL(如圖3所示),前者用于與ATM網絡的相互連接,而後者根據固定網絡類型以及互連方式的不同,可以用于多種配置。

----基于分組的CL具有一個通用部件和一個易于適配到不同配置和固定網絡的由服務確定的部件。最早的HiperLAN/2標准確定通用部件和一個用于與固定以太網互連的服務特定的部件。

----聚合層通用部件的主要功能是將從SSCS(服務特定的聚合子層)中收到的數據包進行分組,並且將從DLC中接收到的數據包在傳輸給對應的SSCS之前進行重組。在需要時,聚合層也進行增加/刪除填充字節,以便使通用部件PDU成爲一個整數DLCSDU。

----以太網SSCS使HiperLAN/2網絡看上去類似于交換式以太網的一個無線部分。它的主要功能是保存以太網幀。HiperLAN/2標准確定的以太網SSCS幀提供兩種QoS方案:最佳效率方案和基于IEEE802.1p的優先級方案。前者是強制支持的,它對所有的通信都同樣對待;後者是可選的,它將通信分成爲不同的優先級隊列進行處理。

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