（通信与信息系统专业论文）宽带无线网络mac层接入技术和qos保证研究.pdf

浙江人学硕士学位论文 摘要 随着宽带无线网络麻用的普及，山现了很多新的业务类型。为多种类的业务提供满足它们服务 质量( q o s ) 要求的服务，同时尽可能地提高网络的利用率，是网络技术研究的主要目标。m a c 层的信道接入技术是提供q o s 保证的重要环节，冈此研究宽带无线网络m a c 层援入技术具有熏要 的意义。 本文主要针对宽带无线接入网络，即i e e e8 0 2 儿及8 0 2 1 l e 无线局域网和i e 腿8 0 2 1 6 无线城 域网，研究了m a c 层信道接入技术。 m a c 层接入方式主要有竞争接入利中央控制的调度接入两种。对竞争接入机制的研究主要集中 丁- 无线局域网的分布式协调方式( d c f ) 和增强型分布式协调方式( e d c a ) 。本文牲深入分析i e e e 8 0 2 1 1 协议和i e e e8 0 2 1 l e 协议草案的基础上，提出了对e d c a 进行性能分析的m a r k o v 模型。它 考虑了内部冲突处理机制、重传次数限制和非理想的信道条件这三个以往被忽视的因素，比较准确 地描述了e d c a 方式f 的系统性能。利用这一模型，分析了包k 、纠错编码方式的选取以及竞争窗 l l 长度等重要参数的选取对系统性能的影响。最后分析了d c f 和e d c a 在提供q o s 保证方面的特 点及改进方向。 对调度接入的研究分别针对局域网和城域网阿种系统。局域网的调度接入方式有点协调方式 ( p c f ) 和混合控制接入方式( h c c a ) 两种。本文讨论了针对这两种方式的各种调度算法，给出 了对h c c a 进行调度效率分析的数学方法，并分别推导了h c c a 中单点调度和多点调度方案的调 度效率公式，通过仿真加以验证。文中提出一种新的多点调度算法s a - m u l t i p o l l ，设计了调度帧结 构和调度时序，分析仿真讨论了它的调度效率，j f ：与现有的调度算法比较。分析及仿真结果表明， 新提出的调度算法调度效率较高。最后将这种算法应用丁支持会话型语音业务，将无线局域网与以 太网和其它骨干网建立连接，给出局域网中各h 点的协议栈模型，最后仿真分析系统性能。 对于无线城域网的调度，本文深入分析了1 e e e8 0 2 1 6 协议。在协议的业务分类基础上，给出 了上行链路两层调度的模型，并在每一层上分析比较各种调度算法。此外，还引述了综合考虑上下 行链路的方案。最后介绍了t d m a 模式下的m a c 层调度实现框架，并指出o f d m a 模式f 可供 参考的潺度方案。 关键词：无线局域网，无线城域网，m a c ，q o s ，宽带无线接入。无线分组调度，i e e e8 0 2 1 1 标 准i e e e8 0 2 1 1 e 草案，i e e e8 0 2 1 6 标准，d c f ，e d c a p c f ，h c c a ，单点调度，多点凋度 浙江大学硕十学位论文 a b s t r a c t a sb r o a d b a n dw i r e l e s sn e t w o r k sa r eb e i n gu s e di nm o r ea n dm o r ea i e a s s o m en e wk i n d so fs e r v i c e s h a v ec o m eo u t t h ea i mo fm o d e mn e t w o r ks t u d yi st op r o v i d eq u a l i t yo fs e r v i c e ( o o s ) g u a r a n t e et o d i f f e r e n tk i n d so fs e r v i c e sa n di m p r o v et h en e t w o r ke f f i c i e n c ya sm u c ha sp o s s i b l e s i n c et h em e d i u m a c c e s st e c h n o l o g yi m p l e m e n t e di nm e d i u ma c c e s sc o n t r o l ( m a c ) s u b l a y e ri sv e r yi m p o r t a n tt oq o s g u a r a n t e e ，t h es t u d yo fm e d i u ma c c e s st e c h n o l o g yi nb r o a d b a n dw i r e l e s sn e t w o r k si so fh i g hs i g n i f i c a n c e i nt h i sp a p e r , w es t u d i e dt h em e d i u ma c c e s st e c h n o l o g yo fb r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s sn e t w o r k s ，t h a ti s ， w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k sf w l a n ) b a e s do nt h ei e e e8 0 2 ，1 1s t a n d a r da n dt h ei e e e8 0 2 1 l ed r a f t ，a n d w i r e l e s sm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k st w m a n ) b a s e do nt h ei e e e8 0 2 1 6s t a n d a r d t h e r ea r em a i n l yt w ok i n d so fm e d i u ma c c e s sf u n c t i o n s ，c o n t e n t i o na c c e s sf u n c t i o na n dc e b t e r c o n t r o l l e ds c h e d u l i n gf u n c t i o n a st oc o n t e n t i o na c c e s sf u n c t i o n ，o u rr e s e a r c hf o c u s e do nt h ed i s t r i b u t e d c o o r d i n a t i o nf u n c t i o n ( d c f ) a n de n h a n c e dd i s t r i b u t e dc h a n n e la c c e s s ( e d c a ) o fw l a n a f t e ra n a l y z i n g t h e1 e e e8 0 2 1 1s t a n d a r da n d8 0 2 1 i ed r a f td e e p l y , w ep r o p o s e dan e wa n a l y t i cm o d e lf o re d c a i ti sa m a r k o vm o d e lt a k i n gi n s i d ec o l l i s i o nr e s o l u t i o n ，r e t r yl i m i ta n de r r o r - p r o n ec h a n n e lc o n d i t i o ni n t o c o n s i d e r a t i o n a f t e rt h a t ，s i m u l a t i o n sw e r ec a r r i e do u tt oe v a l u a t et h ea c c u r a c yo ft h ea n a l y t i cm o d e l u s i n gt h i sm o d e l ，w ea n a l y z e dt h ei n f l u e n c eo fs o m ei m p o r l a n tp a r a m e t e r s ，s u c ha sp a c k e ts i z e ，f o r w a r d e r r o rc o r r e c t i o nc o d i n gs c h e m ea n dc o n t e n t i o nw i n d o ws i z e ，t ot h es y s t e mp e r f o r m a n c e a tl a s t ，w e p o i n t e do u tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fd c f a n de d c ai np r o v i d i n gq o sg u a r a n t e e 舢t oc e n t e rc o n t r o l l e ds c h e d u l i n gf u n c t i o n o u rr e s e a r c hf o c u s e do nt h et w os y s t e m so fw l a na n d w m a n i nw l a n ，t h e r ea r et w os c h e d u l i n gf u n c t i o n s ，t h ep o i n tc o o r d i n a t i o nf u n c t i o n ( p c f ) a n dh y b r i d c o o r d i n a t i o nf u n c t i o nc o n t r o l l e dc h a n n e la c c e s s ( h c c a ) w ed i s c u s s e dt h es c h e d u l i n ga l g o r i t h m s b e l o n g i n gt ot h e s et w of u n c t i o n s ，a n dp r o v i d e dt h ea n a l y t i cm e t h o df o rc a l c u l a t i n gp o l l i n ge f f i c i e n c yo f h c c a t h ef o r m u l a eo fp o l l i n ge f f i c i e n c yu s i n gs i n g l e p o l la n dm u l t i p o l la r ed e r i v e da n de v a l u a t e db y s i m u l a t i o n w ep r o p o s e dan e wm u l t i p o l la l g o r i t h mc a l l e ds a - m u l t i p o l l i t sp o l l i n ge f f i c i e n c yi sa n a l y z e d a n dc o m p a r e dw i t ho t h e re x i s t i n gp o l l i n ga l g o r i t h m s i ti sp r o v e dt h a tt h ep r o p o s e da l g o r i t h mh a sh i g h e r p o l l i n ge f f i c i e n c y f i n a l l yt h i sa l g o r i t h mi su s e dt os u p p o r tc o n v e r s a t i o n a lv o i c es e r v i c e sw h i l ec o n n e c t i n g w l a nw i t he t h e m e ta n do t h e rb a c k b o n en e t w o r k s a st ow m a n ，i e e e8 0 2 1 6s t a n d a r di sd e e p l ya n a l y z e di nt h i sp a p e r b a s e do ut h es e r v i c e c l a s s e s p r o p o s e di n t h es t a n d a r d ，w eg a v eo u tt h et w o l e v e ls c h e d u l i n gm o d e la n da n a l y z e dt h es c h e d u l i n g a l g o r i t h m s o nt h et w ol e v e l s ，b e s i d e s ，t h es c h e m ej o i n t l y c o n s i d e r i n gu p l i n ka n dd o w n l i n kw a s i n t r o d u c e d e d a tl a s t ，w ee x p l a i n e dt h em a cs c h e d u l i n ga r c h i t e c t u r ei nt d m am o d e ，a n dp r o p o s e da s c h e d u l i n gs c h e m ei i io f d m a m o d e k e yw o r d s ：w l a n ，w m a n ，m a c ，q o s ，b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s ，w k e l e s sp a c k e ts c h e d u l i n g ，i e e e 8 0 2 1 1 ，i e e e8 0 2 1 l e ，i e e e8 0 2 1 6 ，d c f , e d c a , p c f , h c c a ，s i n g l e p o l l ，m u l t i p o l l 浙江大学硕上学位论文 第一章绪论 网络技术的发展方向是实现无时不在、无处不在的高速高质量通信。随着网络应h j 范围的不断 扩大，通信业务的种类也由原来的单一数据业务或语音业务向多媒体综合业务发展。宽带无线网络 具有建网快、成本低、易维修、可克服某些地理环境限制、移动性强等无线网络的特点，还可以提 供较高的数据率，以满足多种业务的需求，成为通信t 业中增长速度最快的一部分。它住独立组网 的同时还可以与现有的核心网( 如蜂窝网、以太网等) 融合，实现接入网的功能，即保证用户和核 心网2 间的信息交换。因此，宽带无线网络技术是目前接入网的关键技术，也是真正实现无时不在 无处不在的网络服务的核心技术。 由于无线网络面临着频谱资源有限、无线信道条件不理想等有线网络中不曾出现的问题，合理 利用有限的频带、满足尽可能多的用户的业务需求就成为当前研究的热点问题。用户的业务需求可 以用服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，q o s ) 来描述。网络方案的设计首先耍为不同的传输业务提供相 应的q o s 保障。目前，有很多针对q o s 保证机制的研究，主要集中在网络层、数据链路层和物理 层。分析研究表明，数据链路层中的介质接入控制( m e d i u ma c c e s sc o n t r o l ，m a c ) 子层，由于其 功能的特殊性，在网络中对q o s 的实现具有孥关重要的作用。m a c 层相对上层较独立，同时又直 接参与无线信道的管理和分配。从m a c 层的接入机制入手，研究q o s 的保证策略，可以在不过多 增加系统复杂度的前提下达到广泛的适用性和较高的效率。 本章对宽带无线网络的主要标准与协议进行概述，介绍q o s 的相关概念、衡量指标和等级分类， 介绍q o s 保证机制，着重介绍m a c 层的q o s 支持。最后是本文的主要贡献和结构安排。 1 1 宽带无线网络标准概述 按照覆薷范围的大小，宽带无线网络可以分为：无线城域网( w i r e l e s s m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ， w m a n ) 、无线局域网( w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，w l a n ) 和无线个域网( w i r e l e s sp e r s o n a la r e a n e t w o r k ，w p a n ) 。由丁应用场合和设计目标的不同，它们的q o s 划分也各不相同，m a c 层的q o s 保障机制也有很大的差异。以下对这三种网络的标准分别加以介绍。 1 1 1 无线城域网 无线城域网的通信距离比较大，是一种可以用来取代光纤接入的高速接入网技术，它以提供高 质量的无处不在的通信连接为目标。现有的无线城域网标准主要是i e e e8 0 2 1 6 ”j 和8 0 2 2 0 i ：；：j 。1 e e e 8 0 2 2 0 是支持高速移动的城域网标准，工作在3 5 g h z 以下的执照频带，支持高达2 5 0 k m h 高移动 性午载通信，与8 0 2 1 6 e 有融合的趋势。下面主要介绍i e e e8 0 2 1 6 标准。 i e e e8 0 2 1 6 采用类似蜂窝的服务区结构，将需要提供业务的地区划分为若干个服务区，典犁服 务区、f 径为4 6 英里。在服务区内设基站( b s ) ，经点到多点无线链路与服务区内的多个崮定用 户终端( s s ) 通信。采用面向连接的中央控制接入方式。基站一般采用多扇区覆盖技术，通过无线 链路或光纤按入骨干网，完成骨干网与无线传输间的信号转换；用户终端一般采用口径很小的室外 定向天线与基站进行通信。 i e e e8 0 2 1 6 工作在1 0 - - 6 6 g h z 视距传输频段和2 一i i g h z 非视距传输频段，最高传输速率可 新江大学硕上学位论文 达1 0 0 m b p s 以上。针对不同的t 作频段采用不i 刊的物理层协议。随着系统工作频率范围的扩大和 服务要求的增加，m a c 层增加了自动重传请求( a r q ) 机制，人大缓解了无线链路上的干扰对系 统的影响，增强了无线嘲络的端到端传输性能。它灵活地支持t d d 和f d d 两种双i l 方式，根据业 务量的需求动态分配带宽。为了在各种信道环境下提供可靠的性能，8 0 2 1 6 物理层还具备以下一些 特点：灵活的信道宽度( 例如3 5 m h z 、5 z 和1 0 m h z 等) 、白适应突发信号轮廓( b u r s t p r o f i l e ) 、 采用r s 码与卷积码级联的前向纠错、先进天线系统( a a s ) 、动态频率选择( d f s ) 1 1 空时编码( s t c ) 。 这些无线链路空中接口规范共同为业务的o o s 性能提供保障。 w m a n 和w l a n 之间存在很多差异：w m a n 的通信范围较人，覆盖范围较广，可扩展性较 强、支持的用户数较多；视距或矩视距传输，要考虑多径时延的影响；信道宽度灵活，高效的调制 和灵活的纠错导致更有效的频谱利用和更高的数据率；以提供高质最的有o o s 要求的区分业务为 目标，将q o s 保证措施内含于m a c 层，不采用竞争接入，而是采用基站按需分配带宽的方式。 1 1 2 无线局域网 现有无线局域网标准有i e e e 8 0 2 1 1 系列标准、敞洲的h i p e r l a n l h i p e r l a n 2 和日本的m m a c 系列标准。 1 1 2 1i e e e8 0 2 1 1 系列标准1 3 1 4 1 1 5 11 6 1 i e e e8 0 2 1 1 系列标准工作于2 ，4 g i z 和5 g h z 频段。1 9 9 7 年提出的8 0 2 ，1l h 标准工作在2 4 g h z 频段，物理层采用红外( i r ) 、直接序列扩频( d s s s ) 或跳频扩频( f s s s ) 技术，最高数据率可达 2 m b p s 。为满足日益发展的业务对高数据率的要求，i e e e 在1 9 9 9 年相继推出了8 0 2 1 l b l 4 1 、8 0 2 1 l a 训 两个物理层标准。8 0 2 1 i b 标准上作于2 4 g h zi s m ( i n d u s t r i a ls c i e n t i f i cm e d i c a l ) 开放频段，采用 商接序列扩频或补码键控( c c k ) ，能够支持5 5 m b p s 和l l m b p s 两种速率，可以与速率为1 m b p s 和2 m b p s 的8 0 2 1 1d s s s 系统交互操作，但不能与1 m b p s 和2 m b p s 的8 0 2 1 1f h s s 系统交互操作。 8 0 2 1 l a t 作于5 g h z 频段( 在美国为u - n i l 频段：5 1 5 5 2 5 g h z 、5 2 5 5 3 5 g h z 、5 7 2 5 5 8 2 5 g h z ) ， 它采用正交频分复用( o f d m ) 技术，有5 2 个子载波，采用b p s k q p s k 、1 6 q a m 、6 4 q a m 等调 制方式。前向纠错码采用编码速率为1 2 、2 3 或3 4 的卷积码。可支持数据速率为6 m b p s 、9 m b p s 、 1 2 m b p s 、1 8 m b p s 、2 4 m b p s 、3 6 m b p s 、4 8 m b p s 和5 4 m b p s 。但它与8 0 2 1 l b 不兼容且成本较高。2 0 0 1 年年底又通过了8 0 2 1 1 9 6 1 试用混合方案。它t 作丁 2 4 g h zi s m 频段，采_ h jo f d m 技术，可实现 最高5 4 m b p s 的数据速率，与8 0 2 1 i b 标准兼容，还较好地解决了w l a n 与蓝牙的相互干扰。 1 1 2 2h i p e r l a n 系列标准1 ” 为满足无线局域网宽带移动无线通信快速增长的需求，提供q o s 支持、安全性保障、切换和高 吞吐量，欧洲电信标准化组织( e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e ，e t s i ) 致力于 h i p e r l a n ( h i g hp e r f o r m a n c et a n ) 系列标准的研究。 h i p e r l a n 标准是工作在5 1 5 - - 5 3 g h z 和1 7 1 1 7 3 g h z 频段的数字高速无线通信系列标准。 e t s l 现在称该协议族为b r a n ( b r o a d b a n dr a d i oa c c e s sn e t w o r k s ) 。它包括四类标准：h i p e r l a n 1 、 h i p e r l a n 2 、h i p e r a c c e s s 和h i p e r l i n k 。h i p e r l i n k 用于室内无线主干系统，h i p e r a c c e s s 用于室外 对有线通信设臆提供同定接入，h i p e r l a n 1 和h i p e r l a n 2 则用于无线局域网接入。 h i p e r l a n 1 发布于1 9 9 6 年，它丁= 作丁5 g h z 频段，采用的调制方式为高斯最小移频键控 ( g m s 硒，数据速率最高可达2 5 m b p s 。整体上h i p e r l a n 1 与8 0 2 1 l b 相当。h i p e r l a n 2 是 h i p e r l a n 1 的第二代版本，t - 2 0 0 0 年底通过e t s i 批准成为标准。它对应于1 e e e 的8 0 2 1 l a ，= 作在5 2 g h z 频段，带宽1 0 0 m h z 。它采用o f d m 技术，并且具备动态频率选择( d f s ) 和发送功 2 浙江大学坝十学位论文 率控制( t p c ) 功能，支持最高数据速率为5 4 m b p s 。信道间隔为2 0 m h z ，每个信道有5 2 个f 载波 ( 其中4 8 个子载波用来传输数据，另外4 个用于相干解凋的相位跟踪。还有专门的广播信道用丁 传输由接入点( a p ) 到所有终端的广播信息。在m a c 层，h i p e r l a n 2 采用预留t d m a 多址方式， 动态t d d 双工方式。m a c 帧长固定，包括四个域：b r o a d c a s tc h a n n e l ( b c h ) 、d o w bl i n k ( d l c h ) 、 u pl i n k ( u l c h ) 和r a n d o m a c c e s s ( r a c h ) 。除了b c h 以外，其它域的时长随着当前业务的情 况动态变化。采用子网间切换机制支持终端的移动性。 h i p e r l a n 采用t d m a 结构在移动终端和接入点之间建立一个面向连接的网络，可以与各种基 于有线连接的网络建立通信，其面向连接的特性容易满足o o s 的要求，同时保证了高吞吐量，可 以为视频流、话音等实时应用提供支持。 1 1 2 3m m a c 系列标准” 日本多媒体移动接入推进协议会( m u l t i m e d i am o b i l ea c c e s sc o m m u n i c a t i o np r o m o t i o nc o u n c i l ， m m a c ) 一直致力于w l a n 技术研究和标准制订上作，相继制订了h i s w a n a 和h i s w a n b 标准。 其中h i s w a n at 作于5 g h z 频段，h i s w a n b 工作丁- 2 5 2 7 g h z 频段，支持数据速率为6 5 4 m b p s ， 采用o f d m 调制、t d m a 多址方式、t d d 舣_ l ：方式。 m m a c 的无线家庭网委员会于2 0 0 2 年成立了“新型网络工作组”，探讨家庭视听设备间通过无 线方式传输影视数据的规格。该工作组将制订一系列规格，在物理层上利用2 4 g h z 频段以及5 g h z 频段开发无线l a n 通信，以达到流畅传输高品质影视图像的目的。他们将与i e e e 8 0 2 1 1 委员会合 作来制订日本规格标准，估计会采用i e e e 8 0 2 1 l e 的规格，致力于无线影视传输中通信品质确保 ( q o s ) 的研究开发。新型网络工作组还与促进1 e e e l 3 9 4 普及的1 3 9 4 t a 组织建立了相互联系，将 任制订日本无线a v ( a u d i ov i d e o ) 传输规格方面发挥信息汇总的作用。 m m a c 目前的研究方向是在更高频段上提供更高数据率( l o o m b p s ) 。m m a c 正在研究工作 丁6 0 g h z 频段的超高速无线局域网( u l t r ah i g hs p e e dw i r e l e s sl a n ) ，其速率可达1 5 6 m b p s 。 1 1 3 无线个域网 无线个域网是为活动半径小、业务类型丰富的特定群体提供无缝连接的无线通信网络技术。目 前研究w p a n 的组织有b l u e t o o t hs i g 、1 e e e 、r r u 、h o m e r f 等。w p a n 的技术多种多样，为大 家所熟悉的技术有：i e e e8 0 2 1 5 家族、b l u e t o o t h 、k d a 、h o m e r f 、r f i d 、z i g b e e 等。f 面以i e e e 8 0 2 1 5 家族为例介缁w p a n 。 i e e e8 0 2 。1 5 家族规定了无线个域网的物理层和m a c 层规范。吸收蓝牙技术的i e e e8 0 2 1 5 1 p j 标准是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，为固定 与移动设备通信环境建立临时性的对等连接( a d - h o cc o n n e c t i o n ) 。它的网络拓扑基于a dh o c 网络 模式，建立点对点或点对多点的连接。主动发起组网连接请求的设备称为主设备( m a s t e r ) ，而连接 响应方为从设备( s l a v e ) 。一个主设备和若干个从设备构成一个微微网( p i c o n e t ) 。微微网是实现蓝 牙无线通信的最基本方式。多个微微网在时间和空间上相互重叠构成散射网( s c a t t e m e t ) 。蓝牙标 准使用跳频( f h ) 技术来作为信号的通信方式以克服无线通信的多路径衰减及共频道干扰。它工 作在2 4 g h z 的i s m 频段，最高数据率可达2 0 m b p s 。它还引入功率节省模式，采用快跳频、短分 组抗干扰通信技术并通过f e c 和快速a r q 实现链路差错控制，提供可靠传输。i e e e8 0 2 1 5 2 l l ” 主要解决w e a n 与其他无线设备在i s m 频段的共存问题。i e e e8 0 2 1 5 3 t ”1 负责开发高速率( 大于 2 0 m b p s ) 的w p a n 标准。它的物理层工作在2 4 g h z i s m 频段。目前该项目组已经在超宽带( u w b ) 方面取得了很大进展，传输速率已经达到5 5 m b p s ，最终将达到4 8 0 m b p s 。i e e e8 0 2 1 5 4 p 2 | 是低速 浙江人学硕士学位论文 率、低功耗、短距离的w p a ni e e e 标准，适_ h j 丁无线传感器网络及基于微控制的应用。它提供两 种物理层选择( 8 6 8 9 1 5 m h z 和2 4 g h z ) ，采用d s s s 技术，2 4 g h z 频段的数据速率为2 5 0 k b d s ， 8 6 8 9 1 5 m h z 频段的数据速率为2 0 k b p s 或4 0 k b p s 。 w p a n 与w l a n 之间存在多方面的不同：w p a n 的功率和价格比w l a n 低；典型的w p a n 覆盖范嗣一般在1 0 m 以内，而w l a n 的典型范围一般在5 0 1 0 0 m ，有些w l a n 甚至到数公里： w p a n 的速率普遍低于w l a n ( 8 0 2 1 5 3 除外) ；w p a n 主要用于家居以及个人j 二作环境( p e r s o n a l o p e r a t i n gs p a c e ，p o s ) ，而w l a n 主要用于公司办公环境。无线城域网、局域网及个域网的比较 分析见表l 一1 。 表l 一1 无线城域网、局域网及个域网的典型协议比较 i e e e8 0 2 1 6 i e e e8 0 2 1 1l e e e8 0 2 1 5 可达3 0 英里，典型小区约方圆3 0 0 英尺( 加接入 通信距离 5 0 英尺左右 、p 径为4 6 英里点后覆盖范围可大些) 支持室外非视距传输，支 覆盖范围办公楼和家庭，短距离 室内性能优越，短距离 持先进天线技术 j ：作频段2 6 6 g h z2 4 g h z l s m 和5 g h z 频段 2 4 g h z 的1 s m 频段或 8 6 8 9 1 5 v l h z 信道带宽灵活，1 5 2 0 m h z固定，2 0 m h z固定，1 m h z 比特率在2 0 m h z 带宽内可高返 1 、2 、5 5 、1 1 、5 4 m b p s 蓝牙最高可达2 0 m b p s 1 0 0 m b p s u w b 最高可达4 8 0 m b p s 低速w p a n 为2 0 、4 0 、2 5 0 k b p s m a c 有q o s 保证机制，无o o s 支持，可采取措施 i e e e8 0 2 1 5 1 a 包括了蓝芽的 0 0 s 可实现话音、图像和数据实现粗略的q o s 保证，其q o s 增强功能，但使蓝牙设备 的区分服务q o s 增强见m e e8 0 2 1 i e复杂昂贵 1 2q o s 简介 q o s 要求反映了用户对服务性能的要求，网络对q o s 的满足程度在很人程度上反映了网络性能 的优劣。由丁不同网络所能提供的o o s 保证的细化程度不同，它们对业务q o s 的分类也不相同。 以f 主要从q o s 的定义、衡量标准及分类的角度对o o s 加以介绍。 1 2 1q o s 的定义及衡量指标 所谓的服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，o o s ) 是指服务性能的聚集效应，它决定片j 户对特定服务 的满意挥度。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时延和带宽要求的系统，升不需要o o s ，但 是对关键应用和多媒体应用，q o s 保证就十分必要。当网络过载或拥塞时，网络要能确保重要业务 的o o s 要求，同时保证网络的高效运行。 服务质量是多方面因素的综合反映，它涉及到应用程序、用户终端、网络、服务器各部分。它 包括多方面的内容，如传输延迟、抖动、丢包率、带宽要求等。每种业务都对q o s 有特定的要求， 有些可能对其中的某些指标要求高一些，有些则可能对另外一些指标要求高些。衡量q o s 的技术 指标包括以下几个。 ( l ) 可片j 带宽：指网络的两个节点之间特定应用业务流的平均速率，主要衡量用户从网络取得业 务数据的能力。所有的实时业务对带宽都有一定的要求，如对于视频业务，当可用带宽低丁视频源 的编码速率时，图像质量就无法保证。 ( 2 ) 时延：指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间。所有实时性业务都对时延有一 4 浙江人学硕士学位论文 率、低功耗、短距离的w p a ni e e e 标准，通用丁无线传感器网络及基于微控制的应用。它提供两 种物理层选择( 8 6 8 9 1 5 m h z 和24 g h z ) ，采d s s s 技术，2 4 g h z 频段的数据速率为2 5 0 k b 口s ， 8 6 8 9 1 5 m h z 频段的数据速率为2 0 k b p s 或4 0 k b p s 。 w p a n 与w l a n 之间存在多办面的不同：c p a n 的功率和价格比w l a n 低；典刑的w p a n 覆盖范围一般在1 0 m 咀内，而w l a n 的典型范围一般在5 0 1 0 0 m ，有些w l a n 甚至到数公里； w p a n 的速率普遍低于w l a n ( 8 0 21 5 3 除外) ：w p a n 主要州于家居以及个人作环境( p e r s o n a l o p e r a t i n gs 1 ) a c c ，p o s ) ，而w l a n 主要用r 公司办公环境。无线城域网、局域网及个域网的比较 分析见表1 1 。 表1 1 无线城域网、局域网及个域网的典型协议比较 可达3 0 英里，典型小区约方圆3 0 0 英尺( 加接入 通信距离5 0 英尺左右 、卜径为4 6 英里点后覆盖范围可大些) 支持室外非视距传输，支 覆盖范嗣办公楼利家庭，短距离室内性能优越，短距离 持先进天线技术 j 作频段 2 6 6 g h z 2 4 g h z l s m 和5 g h z 频段 2 4 g h z 的i s m 频段或 8 6 8 9 1 5 z 信道带宽灵活，1 5 2 0 m h z固定，2 0 m h z固定，1 m h z 比特率存2 0 m h z 带宽内可岛选 1 、2 、5 5 、1 1 、5 4 m b p s 蓝牙最高可选2 0 m b p s 1 0 0 m b p s u w b 最高可达4 8 0 m b p s 低速w p a n 为2 0 、4 0 、2 5 0 k b p s m a c 有q o s 保 j f j 机制，无q o s 支持，可采取措施 i e e e8 0 2 1 5 1 a 包括了监芽的 o o s 可实现话音、图像和数据实现粗略的q o s 保证，其q o s 增强功能，但使蓝牙设备 的甄分服务q o s 增强见i e e e8 0 2 1 l e复杂昂贵 1 2 q o s 简介 q o s 要求反映了用户对服务性能的要求，网络对q o s 的满足程度在很人程度上反映了网络性能 的优劣。山丁- 不同网络所能提供的q o s 保证附细化秽度不j 刊，它们对业务q o s 的分类也不相同。 以f 主要从q o s 的定义、衡量标准及分类的角度对q o s 加以介绍。 1 , 2 1q o s 的定义及衡量指标 所谓的服务质量( q u a l i t yo fs e r v i c e ，q o s ) 是指服务性能的聚集效应，它决定用厂| 对特定服务 的满意程度。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时延和带宽要求的系统，升不需要q o s ，但 是对关键应川和多媒体应用，q o s 保证就十分必璺。阀络过载或拥塞时，网络要能确保重要业务 的q o s 耍求同时保证网络的高效运行。 服务质量是多方面因素的综台反映，它涉及到应用程序、用户终端、网络、服务器并部分。它 包括多方面的内容，如传输延迟、抖动、丢包率、带宽要求等。每种业务都对q o s 有特定的要求， 有些司能对其中的某些指标要求高一牲，有业则呵能对另外一些指标要求高些。衡母q o s 的技术 指标包括以下几个。 ( 1 ) 可片j 带宽：指网络的两个节点2 间特定应用业务流的平均速率土要衡量用户从网络取得业 务数据的能力，所有的实时业务对带宽都有一定的要求，如对于视频业务，当可川带宽低下视频源 的编码速率时，图像质量就无法保证。 ( 2 ) 时延：指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间。所肯实时性业务都对时延有一 ( 2 ) 时延：指数据包在网络的两个节点之间传送的平均往返时间。所肯实时性业务都对时延有一 浙江人学硕士学位论文 率、低功耗、短距离的w p a ni e e e 标准，适_ h j 丁无线传感器网络及基于微控制的应用。它提供两 种物理层选择( 8 6 8 9 1 5 m h z 和2 4 g h z ) ，采用d s s s 技术，2 4 g h z 频段的数据速率为2 5 0 k b d s ， 8 6 8 9 1 5 m h z 频段的数据速率为2 0 k b p s 或4 0 k b p s 。 w p a n 与w l a n 之间存在多方面的不同：w p a n 的功率和价格比w l a n 低；典型的w p a n 覆盖范嗣一般在1 0 m 以内，而w l a n 的典型范围一般在5 0 1 0 0 m ，有些w l a n 甚至到数公里： w p a n 的速率普遍低于w l a n ( 8 0 2 1 5 3 除外) ；w p a n 主要用于家居以及个人j 二作环境( p e r s o n a l o p e r a t i n gs p a c e ，p o s ) ，而w l a n 主要用于公司办公环境。无线城域网、局域网及个域网的比较 分析见表l 一1 。 表l 一1 无线城域网、局域网及个域网的典型协议比较 i e e e8 0 2 1 6 i e e e8 0 2 1 1l e e e8 0 2 1 5 可达3 0 英里，典型小区约方圆3 0 0 英尺( 加接入 通信距离 5 0 英尺左右 、p 径为4 6 英里点后覆盖范围可大些) 支持室外非视距传输，支 覆盖范围办公楼和家庭，短距离 室内性能优越，短距离 持先进天线技术 j ：作频段2 6 6 g h z2 4 g h z l s m 和5 g h z 频段 2 4 g h z 的1 s m 频段或 8 6 8 9 1 5 v l h z 信道带宽灵活，1 5 2 0 m h z固定，2 0 m h z固定，1 m h z 比特率在2 0 m h z 带宽内可高返 1 、2 、5 5 、1 1 、5 4 m b p s 蓝牙最高可达2 0 m b p s 1 0 0 m b p s u w b 最高可达4 8 0 m b p s 低速w p a n 为2 0 、4 0 、2 5 0 k b p s m a c 有q o s 保证机制，无o o s 支持，可采取措施 i e e e8 0 2 1 5 1 a 包括了蓝芽的 0 0 s 可实现话音、图像和数据实现粗略的q o s 保证，其q o s 增强功能，但使蓝牙设备 的区分服务q o s 增强见m e e8 0 2 1 i e复杂昂贵 1 2q o s 简介 q o s 要求反映了用户对服务性能的要求，网络对q o s 的满足程度在很人程度上反映了网络性能 的优劣。由丁不同网络所能提供的o o s 保证的细化程度不同，它们对业务q o s 的分类也不相同。 以f 主要从q o s 的定义、衡量标准及分类的角度对o o s 加以介绍。 1 2 1q o s 的定义及衡量指标 所谓的服务质量