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WLAN技术专辑:无线局域网的技术与进展
2007年10月22日 13:18    慧锦网    评论()    

    网络协议

    分布计算环境的基础是网络数据的高质量传输,以有线以太网为例,其误码率在10-12数量级,出错后还可通过分组重传采取进一步保护措施。而在无线LAN中即使采用纠错编码、反馈补偿等相关技术,要获得有线LAN那样的低误码率仍然困难。因此与有线传输相比,无线LAN在数据链路层上存在较大差异。

    在介质访问控制子层(MAC),有线LAN多遵循IEEE802系列标准,例如802.3的载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)协议,802.5的令牌环路协议等。而无线LAN的MAC标准化工作还未最后完成,IEEE802.11正致力于这方面的研究。由于MAC层及其以下各层对上层是透明的,只要配置相应的驱动程序,保证现有的有线局域网操作系统和应用软件在无线局域网上正常运行,所以我们重点讨论MAC层的协议。评价LAN协议的好坏,除了物理层传输速率,主要是吞吐量和时延特性参数。

    (1)IEEE802系列

    红外无线LAN多采用IEEE802系列标准,所以它可以直接使用现有的应用软件,可工作于802.X速率。而射频波段的无线LAN,由于其物理层固有的信道波动性,采用上述协议不如有线系统可靠。

    (2)载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议

    由于无线介质动态范围大,一般的冲突检测方法在技术上难以实现,所以射频无线LAN大多采用冲突避免的协议。CSMA/CA从本质上说,是时分复用技术和CSMA/CD的组合,其随机访问特性,保证它在协议层、带宽共享和物理信道特性方面性能可靠,但由于增加了时隙分配、同步比特等额外开销,其运行速度一般低于IEEE802.3协议。

    (3)IEEE802.11

    1993年11月,IEEE802.11委员会提出了“基于分布方式的无线介质访问控制协议”草案,简称DFWMAC,其基本出发点是CSMA/CA,但为了增强异步传输业务的可靠性,采用了MAC层确认机制,对帧丢失予以检测并重新发送。此外,为了进一步减少碰撞,收发节点在数据传输前可交换简短的控制帧,来完成信道占用时间确定等功能。

    (4)时分双工(TDD)复用技术

    TDD技术采用时分多址(TDMA)的常规传输方式,即将一时隙预约TDMA作为MAC协议,网络结构包括一控制模块和若干用户模块。用户发送数据前要先发送请求,控制模块会在下一帧中分配时隙,从而避免了冲突。在传送突发性很强的单向高速数据时,可通过使用多时隙和不对称传输(使用上、下行时隙同向传送)来实现。帧长的选择取决于两个因素:时延和有效性。帧长越短,由于开销比特固定,有效性越差;相反则时延越大,所以帧长是采用TDD技术的无线LAN设计中的关键问题。

    (5)网关方式

    这种方式基于国际标准化组织定义的开放系统互连(OSI)协议体系结构,采用802.X与上层软件接口,然后安装一完全不同的协议栈供无线信道使用,实现有线LAN和无线信道协议在逻辑链路控制(LLC)层的互连,使系统不必依赖于特定的有线LAN技术。

    综上所述,无线LAN协议的关键在于提高吞吐量、降低网络时延、有效利用信道。同时,一些国际标准,如泛欧数字无绳电话标准DECT,也向支持无线LAN应用的方向发展,它通过将桥路器和无线基站集成,使PABX和LAN系统相结合,来支持语音、数据等综合业务的传输。

    网络设计中的问题

    (1)吞吐量

    目前,有些设备吞吐量已超过15Mbit/s,而有些只能达到15kbit/s或者更低,对用户而言,应以满足实际需求、有效利用带宽为原则。以互连有线以太网为例,虽然有线网传输速率可达100Mbit/s,但实际的最大负载约为4Mbit/s(因为随着输入量增大,冲突和重传次数也相应增加),若是远距离传输,吞吐量会降低至2~3)Mbit/s。此外,在有线LAN中,只有无线节点的业务才会通过无线接口。因此,工作于较低速率(2Mbit/s)的无线LAN,可很好地与有线以太网相匹配,并具有较好的性能。

[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  编 辑:张翀
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