一、 引言
無線局域網(wǎng)(WLAN,即Wireless Local Area Network)和無線個域網(wǎng)(WPAN,即Wireless Personal Area Network)是對目前無線接入系統(tǒng)的補充,近年來得到了迅速的發(fā)展。WLAN可以使網(wǎng)絡用戶擺脫網(wǎng)線的束縛,在企業(yè)、家庭、酒店、機場等熱點地區(qū)向終端用戶提供高速數(shù)據(jù)傳輸。WPAN能在便攜式消費者電器和通信設備之間進行短距離高速通信,覆蓋范圍比WLAN小,一般在10 m半徑以內(nèi)。
IEEE WLAN工作組在1997年制訂了802.11協(xié)議標準,1999年8月增加了802.11b和802.11a標準[1]。IEEE802.11b可提供的數(shù)據(jù)速率為11 Mbps,而IEEE802.11a傳輸速率最高可達54 Mbps,雖然這樣的高速率可以滿足一般的網(wǎng)絡應用,但是對于發(fā)展迅速的家庭數(shù)字媒體應用,如實時視頻、HDTV來說仍顯不足。為了解決數(shù)字攝像機、數(shù)字電視機、數(shù)字照相機、MP3播放機、打印機、投影儀和筆記本電腦等便攜式消費電器的高速互聯(lián)問題,IEEE WPAN工作組發(fā)起了802.15.3高速率WPAN任務組,針對消費者圖像和多媒體應用,為低功率低成本的短距離通信制定速率為11~55 Mbps的802.15.3標準;還成立了802.15.3a研究組(SG3a),目的是尋求更高傳輸速率的物理層替代技術,目前研究領域方興未艾的超寬帶(UWB,即Ultra Wideband)技術[2]最有希望成為802.15.3a的PHY標準,提供高達500 Mbps的超高傳輸速率。
隨著無線網(wǎng)絡上流量的劇增,用戶在享受寬帶無線接入的同時,對于有效、魯棒的服務質(zhì)量(QoS)保障的需求也越來越突出。QoS的實現(xiàn)首先要精確區(qū)別每個網(wǎng)絡應用的類型,其次要恰當?shù)胤峙渚W(wǎng)絡資源,如帶寬和相對優(yōu)先級等。早期的QoS研究主要針對有線網(wǎng)絡,在網(wǎng)絡層以上提供服務質(zhì)量保障。如綜合服務/資源預約(IntServ/RSVP)、區(qū)分服務(DiffServ)、多協(xié)議標簽交換(MPLS)、流量工程(Traffic Engineering)、約束路由(CBR)、子網(wǎng)帶寬管理(SBM)等[3]。但是上述的QoS機制并不能直接應用于無線網(wǎng)絡中,主要有2個原因:首先,無線傳輸與有線傳輸截然不同,在無線傳輸中,串擾和多徑傳播將導致衰落和色散,因此無線網(wǎng)絡具有數(shù)據(jù)傳輸率低而誤碼率高的特點;而WLAN和WPAN等為了保證靈活性和兼容性,協(xié)議標準一般只制訂MAC層和PHY層規(guī)范,從而造成網(wǎng)絡上層的QoS與無線鏈路層的分離,最終QoS無法得到充分發(fā)揮;其次,隨著無線接入技術的發(fā)展,異質(zhì)網(wǎng)絡的應用將越來越普及,各種應用一般會經(jīng)過無線接入、有線骨干網(wǎng)傳輸、無線接入的傳輸途徑,在這種情況下,緊緊依靠傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡QoS機制已經(jīng)無法提供端到端的服務質(zhì)量保障,迫切需要一種能夠針對無線信道的特點,在無線鏈路層媒體訪問控制(MAC)子層提供網(wǎng)絡業(yè)務的區(qū)分、優(yōu)先級控制、資源分配等的QoS控制和保障,從而使無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡的QoS進行整體規(guī)劃。
本文將研究兩種提供QoS保障的無線網(wǎng)絡媒體訪問控制協(xié)議——2002年5月公布的IEEE802.11e D3(草案)[4]和2003年2月公布的IEEE802.15.3 D16(草案)[5],首先分析兩種MAC協(xié)議的媒體訪問機制,其次對比兩種協(xié)議在處理多種數(shù)據(jù)業(yè)務類型、不同的網(wǎng)絡配置、解決“隱藏節(jié)點”問題等方面的優(yōu)缺點,最后給出結(jié)論。
二、IEEE802.11e MAC協(xié)議及其QoS機制
IEEE802.11e的媒體訪問控制策略從總體上說是對802.11 MAC協(xié)議的改進和增強。在介紹802.11e MAC協(xié)議之前,首先對802.11 MAC協(xié)議的基本機制作簡要分析。
1.IEEE802.11 MAC協(xié)議的DCF、PCF訪問
控制策略IEEE802.11 MAC協(xié)議[1]定義了兩種操作,在信道爭用期的分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)與非信道爭用期的點協(xié)調(diào)功能(PCF)。其中,DCF是必備的功能,而PCF由各WLAN設備硬件廠家來決定是否實現(xiàn)。
DCF采用載波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)的媒體訪問方式,可以形象地比喻為“先聽再說”(如圖1所示)。節(jié)點(STA)在發(fā)送數(shù)據(jù)前要先檢測信道是否空閑,如果信道空閑則準備發(fā)送MAC業(yè)務數(shù)據(jù)單元(MSDU)。如果2個STA同時檢測到信道空閑并開始發(fā)送數(shù)據(jù)就會發(fā)生沖突,為此,802.11定義了沖突避免(CA)機制來降低發(fā)生沖突的概率。為解決CSMA方式引起的“隱藏節(jié)點”問題,802.11定義了請求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)機制。在傳送數(shù)據(jù)幀以前STA先發(fā)送一個短RTS幀,接收方接收到RTS后立即發(fā)送一個CTS幀,RTS和CTS幀中都包含了下一個數(shù)據(jù)幀的長度信息。因此STA附近的其他STA及接收數(shù)據(jù)的STA附近的“隱藏節(jié)點”通過設置網(wǎng)絡分配向量(NAV)定時器,在NAV規(guī)定的時間內(nèi)不發(fā)送數(shù)據(jù)以避免數(shù)據(jù)沖突。RTS/CTS和NAV機制可以有效保護長數(shù)據(jù)幀免受“隱藏節(jié)點”的碰撞。
上述DCF操作中,由于各STA在發(fā)送數(shù)據(jù)前需要對信道進行爭用,因此DCF無法對時延敏感的業(yè)務提供QoS保障。因此,802.11協(xié)議定義了點協(xié)調(diào)功能(PCF)來保證STA以一定的優(yōu)先權(quán)接入到無線信道中,如圖2所示。STA的優(yōu)先權(quán)由點協(xié)調(diào)器(PC)來協(xié)調(diào)。PCF發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡却龝r間間隔稱為PIFS, PIFS介于SIFS和DIFS之間,因而PCF比DCF的優(yōu)先級高。PCF的傳輸時間被劃分為重復的周期,即交替出現(xiàn)的競爭周期(CP)和非競爭周期(CFP)。CP和隨后的CFP一起組成超幀。在CFP階段采用PCF機制接入無線信道,在CP階段則使用DCF機制傳輸數(shù)據(jù)。超幀由信標幀(Beacon)開始。信標幀是一種管理幀,它維持STA內(nèi)本地定時器的同步,并負責傳送協(xié)議相關的參數(shù)。PC周期性的產(chǎn)生信標幀,下一個信標幀到來的時間被稱為目標信標幀傳輸時間(TBTT),每個信標幀中都攜帶該信息。每個STA被PC輪詢后發(fā)送數(shù)據(jù),因而不會發(fā)生沖突。PC通過發(fā)送CF-Poll幀輪詢有數(shù)據(jù)要發(fā)送的STA,STA接收到輪詢幀以后給出確認。若PC在等待了一個PIFS的時間后沒有收到STA的響應,可以繼續(xù)輪詢其他的STA,一直到CFP的結(jié)束。PC通過發(fā)送一個特殊的控制幀CF-End來指示CFP的結(jié)束。?
2.IEEE802.11e基于EDCF、HCF的QoS機制
為了改善802.11協(xié)議對于QoS的支持,IEEE802.11工作組正在制訂802.11 MAC協(xié)議的增強機制,也稱為802.11e。它引入了增強的DCF(EDCF)和混合協(xié)調(diào)功能(HCF)兩種機制。具有IEEE802.11e QoS功能的STA被稱為QSTA(QoS-ca?pable STA),為其他STA提供集中控制的QSTA被稱為混合協(xié)調(diào)器(HC),HC通常由AP來擔任,此AP也稱作QAP。802.11e兼容超幀中CP和CFP循環(huán)周期。EDCF只在CP階段使用,HCF在CP和CFP期間都可以使用,因而是一種混合協(xié)調(diào)功能。
EDCF是HCF的基礎,它通過引入業(yè)務流分類(TC)來實現(xiàn)QoS支持,圖3示意了802.11e EDCF機制與802.11的區(qū)別。MSDU通過多次退避延時后才能發(fā)送,每次退避的時間由TC參數(shù)來確定。在CP階段,QSTA內(nèi)的每個TC競爭一個發(fā)送機會(TxOP),并在檢測到信道空閑后獨立地進行延時退避,檢測信道的時間被稱為仲裁幀間間隔(AIFS),參見圖4。AIFS不小于DIFS,并可以根據(jù)TC類別設置不同的值。在等待一個AIFS后,每個STA設定一個[0, CW+1]的隨機計數(shù)器開始延時退避,CW(競爭窗口函數(shù))的最小值取決于TC。在傳統(tǒng)的DCF中,在計數(shù)器遞減到0之前如果檢測到信道忙,則只有再等待DIFS時間并檢測到信道空閑以后才繼續(xù)進行遞減計數(shù)。EDCF中,在AIFS期間檢測到信道空閑以后,在AIFS周期結(jié)束前的最后一個時隙間隔的開始時刻對退避計數(shù)器遞減計數(shù),而DCF則在DIFS結(jié)束后的第一個時隙的開始時刻遞減計數(shù)。發(fā)生沖突后改變CW的策略也有所不同。DCF是將CW簡單地加倍,而EDCF中則根據(jù)PF因子來修正原先的CW,而且CW的取值不能超過某個上限值。 ?
每個STA內(nèi)可以采用虛擬隊列的形式來實現(xiàn)8種不同的TC,并賦予不同優(yōu)先級的QoS參數(shù)。QoS參數(shù)可以由HC來修改,并在信標幀中進行周期性的廣播。如果同一個STA內(nèi)的多個TC的退避計數(shù)器同時減到0,則會發(fā)生虛擬沖突,調(diào)度器為優(yōu)先權(quán)最高的TC分配TxOP來解決虛擬沖突問題。還應該注意到,802.11e的8種TC所定義的業(yè)務優(yōu)先級與以太網(wǎng)中的IEEE802.1D/P/Q標準[6]對于以太網(wǎng)業(yè)務區(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標準的QSTA、QAP產(chǎn)品。
802.11e HCF擴展了EDCF的接入規(guī)則。在CP期間,使用EDCF規(guī)則檢測到可用信道或者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)的時間段,包括開始時間和最大持續(xù)時間。QoS CF-Poll輪詢幀在檢測到信道空閑一個PIFS時間后不需延時就可以立即發(fā)送,因此HC在CP中具有較高的優(yōu)先權(quán)。在CFP期間STA不能競爭接入無線信道,只能等待HC發(fā)送QoS CF-Poll來分配TxOP。CFP階段在信標幀中聲明的時間內(nèi)結(jié)束,或者也可以由HC發(fā)送CF-End幀來顯式的結(jié)束。
802.11e中還定義一種可以快速解決碰撞的受控式競爭協(xié)議。每個QSTA的狀態(tài)信息要及時更新,HC通過該狀態(tài)信息得知某個STA是否有數(shù)據(jù)發(fā)送來確定是否要對該STA輪詢,以及輪詢的開始時間和持續(xù)時間。受控競爭機制允許STA通過發(fā)送資源請求來要求分配TxOP,而不用同其他的業(yè)務流競爭,HC根據(jù)當前資源狀況對接收到的資源請求幀予以確認。
三、IEEE802.15.3 MAC協(xié)議及其QoS機制
在IEEE802.11 WLAN迅速發(fā)展的同時,另一種針對小型個域網(wǎng)絡、家庭數(shù)字媒體網(wǎng)絡的無線技術正在不斷地引起研究者和產(chǎn)業(yè)界的注意,那就是IEEE802.15 WPAN任務組針對數(shù)字視頻、圖像等多媒體應用而制定的高速率WPAN標準IEEE802.15.3。除了高速率外,802.15.3將為便攜式數(shù)字多媒體應用提供低功耗、低成本的解決方案。同時,IEEE802.15.3任務組(TG3)還成立了802.15.3a研究組(SG3a)來尋找更高速率的物理層替代方案,目前研究領域方興未艾的超寬帶(UWB)無線通信技術最有希望成為802.15.3a的PHY標準,提供高達500 Mbps的超高傳輸速率。802.15.3a研究組有望在今年被批準為任務組(TG),從而可以進行標準化的推進工作。802.15.3a研究組所尋找的物理層替代方案需要要實現(xiàn)下述目標: ?(1)支持DV、高清晰DVD、高清晰度打印機、掃描儀,MP3播放器快速下載、數(shù)碼相機靜態(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的近距離時速度可達到500 Mbit/s,以替代當前廣泛使用的IEEE1394a(400Mbit/s),USB2.0(480 Mbit/s)基于線纜的數(shù)據(jù)傳輸。
802.15.3網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)為基于中央控制的面向連接的自組網(wǎng)(Ad Hoc)。網(wǎng)絡初始化時,由任一個節(jié)點(DEV)來擔任WPAN的協(xié)調(diào)器/調(diào)度器(PNC)。除了提供基本的網(wǎng)絡同步之外,PNC還要根據(jù)預先定義的QoS策略以及當前剩余的信道時隙數(shù)量(CT,即Channel Time)完成接納控制、分配網(wǎng)絡資源、管理節(jié)能請求等功能。
802.15.3基于時隙的超幀結(jié)構(gòu)由3部分組成:信標(Beacon)、信道競爭訪問周期(CAP,即Contention Access Period)和信道無競爭周期(CFP,即Contention Free Period)組成,如圖5所示。?
信標在每一超幀的開始發(fā)送,載有網(wǎng)絡的控制參數(shù)(網(wǎng)絡同步、最大傳輸功率等)、信道時隙分配、超幀中傳輸?shù)尼槍γ恳粋€業(yè)務流的指示信息等。CAP周期預留來傳送無QoS的數(shù)據(jù)幀,如網(wǎng)內(nèi)設備發(fā)出的認證、關聯(lián)命令的請求和應答以及一些短的異步數(shù)據(jù)。
在CAP周期內(nèi),各設備采取載波偵聽多路訪問/沖突避免的訪問控制機制來爭用信道。超幀的其余時間(CFP周期)用來傳輸有特定QoS的數(shù)據(jù),如高清晰度視頻/音頻流、大容量圖像、音樂文檔等,這些數(shù)據(jù)根據(jù)各自所需的帶寬、時延要求被分別封裝到不同的GTS中。各GTS的分配以及CAP和GTS之間的邊界是動態(tài)可調(diào)的。
每個CFP周期分為管理時隙(STAS,即Management Time Slot)和確保服務的同步時隙(GTS,即Guaranteed Time Slot),GTS用于傳輸同步媒體業(yè)務流和異步數(shù)據(jù),如圖6所示。在CFP周期內(nèi)所有的傳輸機會都開始于預先設定好的時隙,時隙的設定通過PNC與各DEV交互信標幀中流量映射信息單元(Traffic Mapping Information Element)來完成。在DEV分配到的GTS時隙中,DEV可以在滿足傳輸時間不超過規(guī)定時長的條件下自行決定傳輸數(shù)據(jù)的長度。所有的GTS時隙的長度都是不固定的。有些GTS是動態(tài)改變的,即這些時隙在不同超幀中的位置是隨時改變的。有些GTS的位置在一段時間內(nèi)是基本固定的,即PNC雖然可以修正這些GTS時隙的位置,但是需要得到利用該時隙收發(fā)數(shù)據(jù)的DEV的同意方可,這樣的時隙可以用來支持CBR業(yè)務。對于MTS時隙,可以用來在CAP周期中傳輸認證、關聯(lián)命令等。?
在802.15.3網(wǎng)絡中,QoS可以通過對每一個業(yè)務流的預約來簡單地實現(xiàn)。DEV先向PNC詢問自己的QoS請求能否被信道時間管理器(CT Manager)滿足,如果這些QoS請求得到PNC的許可,就會在鏈路層和IP層之間為此業(yè)務流建立專門的流標識。這種PNC與DEV之間相對獨立的請求-應答機制很有效地降低了協(xié)議的復雜度,即在低層(鏈路層)并不需要實現(xiàn)太多復雜的功能。同時,由于在網(wǎng)絡層的QoS研究已經(jīng)建立起一套關于資源預約、分配調(diào)度的機制,從而可以使鏈路層與當前主流網(wǎng)絡層協(xié)議密切配合。避免了網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)帶來的層與層之間的獨立和冗余而導致的協(xié)議效率低下。資源預約的方式使得網(wǎng)絡資源的達到最佳的利用,從而可以更好、更高效地規(guī)劃網(wǎng)絡的使用,提供可靠的QoS保障。但是,這種方式有時候也會帶來過多的開銷,如網(wǎng)絡必須傳輸信令消息以提供資源預約,因此各種應用在數(shù)據(jù)收發(fā)之前會有一段延時。
802.15.3 MAC協(xié)議另外一個優(yōu)點是其網(wǎng)絡和應用的獨立性。目前很多鏈路層以上的協(xié)議標準如IP、 USB、IEEE1394等正在制訂服務匯聚子層( SSCS,即Service Specific Convergence Sub-layers)來支持與IEEE802.15.3鏈路層的平滑過渡和整合,圖7給出了IEEE802網(wǎng)絡、IEEE1394、USB2.0等上層應用基于802.15.3 MAC層的實現(xiàn)示意圖。?
四、IEEE802.11e與IEEE802.15.3的對比分析
上文討論了IEEE802.11e與IEEE802.15.3兩種MAC協(xié)議在提供QoS方面各自的特點。由于面向的對象和應用的不同,兩種協(xié)議有著本質(zhì)的區(qū)別。?
1.媒體訪問機制
媒體訪問機制是IEEE802.11e與IEEE802.15.3最大的差別。802.11e采用隨機爭用和輪詢相結(jié)合的訪問控制,而802.15.3采用基于中心式的調(diào)度機制。兩種方式都有各自的優(yōu)點和缺點。當網(wǎng)絡大部分帶寬用來進行對等進程的通信(pere-to-pere)時適合于采用調(diào)度機制,例如多媒體家庭網(wǎng)絡中常見的業(yè)務,各設備之間以對等進程的方式大量傳送多媒體數(shù)據(jù)流,相比于輪詢方式,調(diào)度機制可以有效地提高網(wǎng)絡的效率。同時,IEEE802.l5.3基于時隙的超幀結(jié)構(gòu)也降低了每個節(jié)點的實現(xiàn)復雜度,進而可以有效降低功耗,提高了電池壽命。進一步講,由于每個DEV可以在預定的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的收發(fā),DEV可以在不影響當前網(wǎng)絡連接的情況下利用超幀中沒有分配的時隙進行信道掃描,或者尋找信號強度更好、負載更小的其他微網(wǎng)。
IEEE802.11e HCF的輪詢方式在WLAN的骨干網(wǎng)的工作方式(Infrastructure Network)時可以提供很高的效率,此時大部分的網(wǎng)絡帶寬用于AP與STA之間的數(shù)據(jù)收發(fā)。由于CF-Poll信息已經(jīng)加載到數(shù)據(jù)幀中,TxOP的持續(xù)時間已經(jīng)寫入QoS控制域中,論詢方式對于AP與STA之間的數(shù)據(jù)收發(fā)不會引入額外的開銷。由于HC可以獲知網(wǎng)絡中所有的數(shù)據(jù)傳輸,并且HC可以根據(jù)QoS控制域中第8~15 bit的信息實時地了解每一個QSTA的業(yè)務隊列,從而可以跟有效地對網(wǎng)絡資源進行分配。通過調(diào)整TxOP,HC能夠?qū)τ趲掝A約、臨時性網(wǎng)絡擁塞作出迅速響應。這種迅速響應機制對于優(yōu)化VBR業(yè)務中無線帶寬的分配是非常有利的。?
2.Ad Hoc工作模式下的QoS性能
802.11e在無QAP的情況下,只支持EDCF操作和基于優(yōu)先級的QoS機制,不支持參數(shù)化的QoS,采用固定的信道訪問參數(shù),容易發(fā)生網(wǎng)絡擁塞;有QAP時,可以支持基于優(yōu)先級的QoS機制和參數(shù)化的QoS,但是AP切換時原有的安全和QoS無法保持。802.15.3則支持基于優(yōu)先級的QoS機制和參數(shù)化的QoS,并且在PNC切換時原有的安全和QoS繼續(xù)保持。?
3.解決“隱藏節(jié)點”問題
802.11e采用NAV與CCA聯(lián)合的載波偵聽方式,通過RTS/CTS來設定各接收數(shù)據(jù)STA的NAV參數(shù)來避開數(shù)據(jù)沖突。802.15.3由于采用了中心控制的方式,每個DEV的收發(fā)時隙由PNC來分配,因此有效地解決了隱藏節(jié)點問題。?
4.VBR業(yè)務支持
802.11e HC根據(jù)不同業(yè)務流的業(yè)務隊列狀況來動態(tài)分配TxOP,如果沒有數(shù)據(jù)發(fā)送,QSTA會發(fā)送QoS-null幀來結(jié)束TxOP,對于VBR業(yè)務的響應迅速而有效。802.15.3通過DEV與PNC之間帶寬請求-應答來完成對VBR業(yè)務的支持,但是響應時間相對802.11e較慢,但是802.15.3MAC協(xié)議對于低成本、低功耗的要求相比于響應時間是更重要的。?
5.業(yè)務流優(yōu)先級的支持
802.11e根據(jù)TC來提供8種業(yè)務流的優(yōu)先級區(qū)分。802.15.3對于基于優(yōu)先級的異步業(yè)務流,PNC可以向高等級的業(yè)務分配更多的GTS時隙;在CAP周期中同樣可以實現(xiàn)類似EDCF方式的業(yè)務優(yōu)先級區(qū)分。
6.參數(shù)化業(yè)務流的支持
802.11e具有業(yè)務流參數(shù)標識,HC通過調(diào)整TxOP來控制業(yè)務流參數(shù)。802.15.3也具有業(yè)務流參數(shù)標識,PNC通過CT和CTR_request/modify來動態(tài)調(diào)整業(yè)務流參數(shù)。?
7.重負載下的穩(wěn)定性
802.11e在EDCF訪問機制下,HC無法控制QSTA的業(yè)務流發(fā)送,只能依靠調(diào)節(jié)CW和TxOP來限制業(yè)務流量;在輪詢訪問機制下屬于中心控制的拓撲結(jié)構(gòu),HC完成接納控制和業(yè)務調(diào)。802.15.3網(wǎng)絡本質(zhì)上屬于中心控制的拓撲結(jié)構(gòu),PNC完成接納控制和業(yè)務調(diào)度。?
8.最大有效吞吐量
802.11e由于受CSMA/CA方式、固定長度SIFS/DIFS的限制,DCF的理論吞吐量上限是75 Mbps,HCF/PCF則可以提高信道帶寬的利用率。802.15.3中心控制的調(diào)度方式可以提高吞吐量,對于802.15.3規(guī)定的2.4G物理層標準,其理論吞吐量上限可以達到325 Mbps,如果采用更高速的物理層技術如UWB等,吞吐量還可繼續(xù)提高[7]。
9.實現(xiàn)復雜度
802.11e如果將EDCF、HCF全部實現(xiàn),則復雜度很高。從當前的802.11a/b商用產(chǎn)品來看,802.11的實現(xiàn)都比較復雜,不適用于嵌入式應用,而且一部分802.11的協(xié)議功能需要依靠插卡的主機系統(tǒng)來完成。802.15.3復雜度則低很多,適合于了低功耗、低成本的便攜設備。如果物理層結(jié)合新的UWB技術,則由于UWB基帶不需要復雜的調(diào)制解調(diào)技術以及簡單的射頻前端設計,功耗和復雜度還可以進一步降低。?
五、結(jié)論
IEEE802.11e和IEEE802.15.3兩種MAC協(xié)議對于如何在無線網(wǎng)絡MAC層提供QoS保障的問題做出了有益的嘗試并推動了標準化工作和相關產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。由于面向的對象和應用的差別,兩者在QoS性能上表現(xiàn)都還存在不足:802.11e如果能夠吸收802.15.3基于中心控制的方式所帶來的吞吐量、效率、實現(xiàn)復雜度等方面的優(yōu)點,必將進一步促進無線局域網(wǎng)的發(fā)展,并為用戶提供更好的服務質(zhì)量。同樣,802.15.3在處理VBR業(yè)務響應時間上的不足也可以參考802.11e根據(jù)每個QSTA的業(yè)務隊列的信息來分配網(wǎng)絡資源的做法,從而能夠?qū)掝A約、臨時性網(wǎng)絡擁塞作出迅速響應。另外,802.15.3 MAC協(xié)議如果能采用UWB技術作為物理層實現(xiàn),性能將會得到進一步提高,具有廣闊的發(fā)展前景。