WLAN中MAC子层接入技术的研究(1)

CSMA/CA的基础是载波侦听，802.11根据WLAN的媒体特点提出了两种载波检测方法。一种是基于物理层的载波检测CS，从接收射频或天线信号检测信号能量或根据接收信号的质量来估计信道的忙闲状态;另一种是虚拟CS方式，通过MAC报头或RTS/CTS中的NAV来实现。只要其中之一指示媒体正在被使用，媒体就被认为已处于忙状态。

以CSMA/CA为基础的分布协调功能(DCF)是MAC的基本访问方式，DCF只能提供竞争型的异步业务，对数据传输的延时较大。为了能提供限时服务，MAC协议还提供了一种不适用于IBSS，用户可按需选择的点协调功能PCF的访问方式。PCF建立在DCF基础上，由BSS内接入点AP的中心控制器来决定当前哪一个站有权发送数据。PCF通过DCF以较高的优先级来竞争媒体，访问媒体的优先级别是以不同的IFS的长短来决定的。PCF用较短的PIFS，使PCF的业务优先访问媒体。PCF不象DCF那样，每个终端用CCA( Clear Channel Assessment )和随机退避来竞争信道，而是点协调器用信标帧BF(Beacon Frame)定义无竞争期CFP来获得信道，BF是以一定规则间隔发送的定时信息帧。BSS内的所有终端在每一个CFP的开始，设置它们的网络配置矢量NAV，告诉所有的终端在该NAV内要延迟接入媒体。工作在PCF的BSS中的所有终端都能接收到PCF控制下发送来的所有的帧，也能够对点协调器发送的无竞争轮询CF-Poll 作出响应。被轮询终端在CPF内不使用RTS/CTS，它只发送一个可达任何目的终端的MSDU，且可以接收到来自下一帧的确认应答。如果数据帧不被应答，则CF-Pollable终端将不重发该帧，除非它再一次被点协调器轮询或它决定在竞争期间重发。同样，点协调器也不对未确认帧进行重发，它在下一个CFP内根据注明在轮询表表头的终端识别号SID重发未应答的帧。

如果一个CF发送帧的目的终端不处于无竞争轮询状态，则该终端按DCF应答规则应答此次发送，且点协调器在恢复CF发送之前要等待一个PIFS，再控制媒体。点协调器可单独使用无竞争帧向BSS内的终端发送，无需询问。由于PCF具有优先接入媒体的优势，点协调器可在媒体空闲时占有媒体，进入无竞争期，采用轮询方式在BSS内各站来发送数据帧。因此，PCF具有较小的延迟，能促进网络吞吐量最佳化，更好的支持无竞争的限时业务，如语音、话音、视频或多媒体业务等。

2.HIPERLAN/2

HIPERLAN/2是欧洲通信标准协会ETSI(European Telecommunications Standards Institute)主推的欧洲标准。HIPERLAN/2无线接口采用的是基于时分双工TDD和动态时分多址TDMA，所谓动态即是由接入点AP配置无线资源并动态调整MAC帧各部分的结构比例，动态分配信道，以达到资源的最佳利用。其协议站结构如下图：

HIPERLAN/2的基本MAC 帧具有2ms的固定时长，它包括广播信道BCH、帧信道FCH、接入反馈信道ACH、随机接入信道RCH等传输信道。其中，BCH的时长是固定的，每扇区一个，其他信道的时长则根据当时的通信情况动态变化。广播信道BCH下行传播有关传输功率级别、唤醒指示器、FCH和 RCH的起始点和长度等信息。帧控制信道FCH详细描述在当前的MAC帧中资源的分配情况。访问反馈信道ACH传输与前一帧的RCH相关的应答信息。MT用随机信道RCH向AP请求分配上行或下行传输资源，并传输某些RLC 信令信息。每扇区至少要保证拥有一个RCH，若MT发来的RR(Resource Request)增加，AP将分配更多的资源给RCH。这些控制信息通过MAC帧进行发送并且到达所有的MT，MT一直监听并处理来自BCH和FCH的信息，当它尝试接入RCH后，也要监听相应的ACH，以获得RG(Resource Grant)。

MT接入RCH的过程是由竞争窗CWa来控制的。第一次接入之前，要产生一个数字a，并将其置为零。

初次尝试： a=0 CW0 = n

256 2a≥256

重发： a≥1 CWa = 2a n<2a≤256

n n≥2a

当在RCH信道进行第a次重发时，要在[1, CWa]之间随机选择一个参数ra(若a=0，则ra=1)，然后，MT开始计算MAC帧的RCH的数目，当数到第ra个RCH时，MT接入该RCH。若接入成功，a重新置零，以备下次尝试接入再用;若接入失败，AP就通过下一帧的ACH告诉MT发生碰撞，则a=a +1，再重复以上步骤。

AP为了控制资源配置，需要知道自身缓冲区和MT缓冲区的配置，因此，MT在RR中要说明自己的缓冲区状态，并根据传输能力来请求资源分配。AP根据缓冲区的状态和所有的RR信息，按需考虑服务质量要求，并公平的分配资源。若RR发送成功，AP就通过下一帧的ACH告诉MT发送成功并通过FCH来安排一帧内的详细的资源分配，例如MT应该发送和接收的时隙。MAC帧结构下图所示。

（编辑：云计算网_梅州站长网）

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