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WLAN與WPAN的QoS機(jī)制對(duì)比分析( 三 )

云知道


　
每個(gè)STA內(nèi)可以采用虛擬隊(duì)列的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)8種不同的TC ， 并賦予不同優(yōu)先級(jí)的QoS參數(shù) 。QoS參數(shù)可以由HC來(lái)修改 ， 并在信標(biāo)幀中進(jìn)行周期性的廣播 。假如同一個(gè)STA內(nèi)的多個(gè)TC的退避計(jì)數(shù)器同時(shí)減到0 ， 則會(huì)發(fā)生虛擬沖突 ， 調(diào)度器為優(yōu)先權(quán)最高的TC分配TxOP來(lái)解決虛擬沖突問(wèn)題 。還應(yīng)該注重到 ， 802.11e的8種TC所定義的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)與以太網(wǎng)中的IEEE802.1D/P/Q標(biāo)準(zhǔn)［６］對(duì)于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)區(qū)分的定義是相同的 ， 這意味著802.11e可以與以太網(wǎng)QoS完美地結(jié)合 ， 這也有利于開發(fā)符合802.11e標(biāo)準(zhǔn)的QSTA、QAP產(chǎn)品 。
802.11e HCF擴(kuò)展了EDCF的接入規(guī)則 。在CP期間 ， 使用EDCF規(guī)則檢測(cè)到可用信道或者STA從HC處接收到QoS CF-Poll輪詢幀后 ， 則TxOP開始 。TxOP是802.11e最重要的特性之一 ， TxOP定義了STA可以發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間段 ， 包括開始時(shí)間和最大持續(xù)時(shí)間 。QoS CF-Poll輪詢幀在檢測(cè)到信道空閑一個(gè)PIFS時(shí)間后不需延時(shí)就可以立即發(fā)送 ， 因此HC在CP中具有較高的優(yōu)先權(quán) 。在CFP期間STA不能競(jìng)爭(zhēng)接入無(wú)線信道 ， 只能等待HC發(fā)送QoS CF-Poll來(lái)分配TxOP 。CFP階段在信標(biāo)幀中聲明的時(shí)間內(nèi)結(jié)束 ， 或者也可以由HC發(fā)送CF-End幀來(lái)顯式的結(jié)束 。
802.11e中還定義一種可以快速解決碰撞的受控式競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議 。每個(gè)QSTA的狀態(tài)信息要及時(shí)更新 ， HC通過(guò)該狀態(tài)信息得知某個(gè)STA是否有數(shù)據(jù)發(fā)送來(lái)確定是否要對(duì)該STA輪詢 ， 以及輪詢的開始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間 。受控競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制答應(yīng)STA通過(guò)發(fā)送資源請(qǐng)求來(lái)要求分配TxOP ， 而不用同其他的業(yè)務(wù)流競(jìng)爭(zhēng) ， HC根據(jù)當(dāng)前資源狀況對(duì)接收到的資源請(qǐng)求幀予以確認(rèn) 。
三、IEEE802.15.3 MAC協(xié)議及其QoS機(jī)制
在IEEE802.11 WLAN迅速發(fā)展的同時(shí) ， 另一種針對(duì)小型個(gè)域網(wǎng)絡(luò)、家庭數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線技術(shù)正在不斷地引起研究者和產(chǎn)業(yè)界的注重 ， 那就是IEEE802.15 WPAN任務(wù)組針對(duì)數(shù)字視頻、圖像等多媒體應(yīng)用而制定的高速率WPAN標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.3 。除了高速率外 ， 802.15.3將為便攜式數(shù)字多媒體應(yīng)用提供低功耗、低成本的解決方案 。同時(shí) ， IEEE802.15.3任務(wù)組（TG3）還成立了802.15.3a研究組（SG3a）來(lái)尋找更高速率的物理層替代方案 ， 目前研究領(lǐng)域方興未艾的超寬帶（UWB）無(wú)線通信技術(shù)最有希望成為802.15.3a的PHY標(biāo)準(zhǔn) ， 提供高達(dá)500 Mbps的超高傳輸速率 。802.15.3a研究組有望在今年被批準(zhǔn)為任務(wù)組（TG） ， 從而可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)工作 。802.15.3a研究組所尋找的物理層替代方案需要要實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)： (1)支持DV、高清楚DVD、高清楚度打印機(jī)、掃描儀 ， MP3播放器快速下載、數(shù)碼相機(jī)靜態(tài)圖像傳遞等；
(2)在10 m的距離提供110 Mbit/s的傳輸速率 ， 小于10 m的近距離時(shí)速度可達(dá)到500 Mbit/s ， 以替代當(dāng)前廣泛使用的IEEE1394a（400Mbit/s） ， USB2.0（480 Mbit/s）基于線纜的數(shù)據(jù)傳輸 。
802.15.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基于中心控制的面向連接的自組網(wǎng)（Ad Hoc） 。網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí) ， 由任一個(gè)節(jié)點(diǎn)（DEV）來(lái)?yè)?dān)任WPAN的協(xié)調(diào)器/調(diào)度器（PNC） 。除了提供基本的網(wǎng)絡(luò)同步之外 ， PNC還要根據(jù)預(yù)先定義的QoS策略以及當(dāng)前剩余的信道時(shí)隙數(shù)量（CT,即Channel Time）完成接納控制、分配網(wǎng)絡(luò)資源、治理節(jié)能請(qǐng)求等功能 。
802.15.3基于時(shí)隙的超幀結(jié)構(gòu)由3部分組成：信標(biāo)（Beacon）、信道競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)周期（CAP,即Contention Access Period）和信道無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期（CFP,即Contention Free Period）組成 ， 如圖5所示 。
　
信標(biāo)在每一超幀的開始發(fā)送 ， 載有網(wǎng)絡(luò)的控制參數(shù)（網(wǎng)絡(luò)同步、最大傳輸功率等）、信道時(shí)隙分配、超幀中傳輸?shù)尼槍?duì)每一個(gè)業(yè)務(wù)流的指示信息等 。CAP周期預(yù)留來(lái)傳送無(wú)QoS的數(shù)據(jù)幀 ， 如網(wǎng)內(nèi)設(shè)備發(fā)出的認(rèn)證、關(guān)聯(lián)命令的請(qǐng)求和應(yīng)答以及一些短的異步數(shù)據(jù) 。

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