WLAN与WPAN的QoS机制对比分析( 四 )


在CAP周期内 , 各设备采取载波侦听多路访问/冲突避免的访问控制机制来争用信道 。超帧的其余时间(CFP周期)用来传输有特定QoS的数据 , 如高清楚度视频/音频流、大容量图像、音乐文档等 , 这些数据根据各自所需的带宽、时延要求被分别封装到不同的GTS中 。各GTS的分配以及CAP和GTS之间的边界是动态可调的 。
每个CFP周期分为治理时隙(STAS,即Management Time Slot)和确保服务的同步时隙(GTS,即Guaranteed Time Slot) , GTS用于传输同步媒体业务流和异步数据 , 如图6所示 。在CFP周期内所有的传输机会都开始于预先设定好的时隙 , 时隙的设定通过PNC与各DEV交互信标帧中流量映射信息单元(Traffic Mapping Information Element)来完成 。在DEV分配到的GTS时隙中 , DEV可以在满足传输时间不超过规定时长的条件下自行决定传输数据的长度 。所有的GTS时隙的长度都是不固定的 。有些GTS是动态改变的 , 即这些时隙在不同超帧中的位置是随时改变的 。有些GTS的位置在一段时间内是基本固定的 , 即PNC虽然可以修正这些GTS时隙的位置 , 但是需要得到利用该时隙收发数据的DEV的同意方可,这样的时隙可以用来支持CBR业务 。对于MTS时隙 , 可以用来在CAP周期中传输认证、关联命令等 。
 
在802.15.3网络中 , QoS可以通过对每一个业务流的预约来简单地实现 。DEV先向PNC询问自己的QoS请求能否被信道时间治理器(CT Manager)满足 , 假如这些QoS请求得到PNC的许可 , 就会在链路层和IP层之间为此业务流建立专门的流标识 。这种PNC与DEV之间相对独立的请求-应答机制很有效地降低了协议的复杂度 , 即在低层(链路层)并不需要实现太多复杂的功能 。同时 , 由于在网络层的QoS研究已经建立起一套关于资源预约、分配调度的机制 , 从而可以使链路层与当前主流网络层协议密切配合 。避免了网络分层结构带来的层与层之间的独立和冗余而导致的协议效率低下 。资源预约的方式使得网络资源的达到最佳的利用 , 从而可以更好、更高效地规划网络的使用 , 提供可靠的QoS保障 。但是 , 这种方式有时候也会带来过多的开销 , 如网络必须传输信令消息以提供资源预约 , 因此各种应用在数据收发之前会有一段延时 。
802.15.3 MAC协议另外一个优点是其网络和应用的独立性 。目前很多链路层以上的协议标准如IP、 USB、IEEE1394等正在制订服务汇聚子层( SSCS,即Service Specific Convergence Sub-layers)来支持与IEEE802.15.3链路层的平滑过渡和整合 , 图7给出了IEEE802网络、IEEE1394、USB2.0等上层应用基于802.15.3 MAC层的实现示意图 。
四、IEEE802.11e与IEEE802.15.3的对比分析
上文讨论了IEEE802.11e与IEEE802.15.3两种MAC协议在提供QoS方面各自的特点 。由于面向的对象和应用的不同 , 两种协议有着本质的区别 。
1.媒体访问机制
媒体访问机制是IEEE802.11e与IEEE802.15.3最大的差别 。802.11e采用随机争用和轮询相结合的访问控制 , 而802.15.3采用基于中心式的调度机制 。两种方式都有各自的优点和缺点 。当网络大部分带宽用来进行对等进程的通信(pere-to-pere)时适合于采用调度机制 , 例如多媒体家庭网络中常见的业务 , 各设备之间以对等进程的方式大量传送多媒体数据流 , 相比于轮询方式 , 调度机制可以有效地提高网络的效率 。同时 , IEEE802.l5.3基于时隙的超帧结构也降低了每个节点的实现复杂度 , 进而可以有效降低功耗 , 提高了电池寿命 。进一步讲 , 由于每个DEV可以在预定的时间内完成数据的收发 , DEV可以在不影响当前网络连接的情况下利用超帧中没有分配的时隙进行信道扫描 , 或者寻找信号强度更好、负载更小的其他微网 。

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