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詳解IEEE 802.11ad技術二:太赫茲通信頻段及MAC層工作原理

2014-02-28 來源:DVBCN 作者:李遠東 字號:
1個PBSS由一些相互之間可以進行通信的節點組成,其中1個節點做為該PBSS的PCP(PBSS中心節點),PCP通過廣播信標幀為該PBSS提供基本的定時機制和信道接入控制信息。PBSS網絡中任意2個節點之間可以進行雙向數據傳輸。

2)PBSS的組網過程

當一個擔任PCP角色的STA開始廣播毫米波信標幀時,即認為一個PBSS已經開始形成了。

首先,擔任PCP角色的STA應掃描所有的信道以檢測信道信息且選擇一個合適開始PBSS的信道。當收到來自SME(站點管理實體)的MLME START. Request primitive時,PCP應監聽信道至少aMinchannelScan長的時間以評估該信道是否適合開始一個PBSS。若該信道適合,則PCP應每隔一個信標間隔(BI)就廣播一個毫米波信標幀以開始一個PBSS。否則,PCP應給SME回復一個MLME START. confirm;且MLME START. confirm的ResuleCode字段應設置為INVALID_PARAMETERS以示開始PBSS失敗。

此外,當PCP收到來自SME的MLME STOP. Request時,即表示該PCP應停止PBSS的運行。同時,PCP應停止廣播毫米波信標幀且使用解認證過程給PBSS中已關聯的STAs廣播解認證幀。STAs收到解認證幀后,即會知道該PBSS將停止運行;它們之間將不再進行通信。另外,一個PBSS的PCP突然離開且無其他的STAs可承擔該PBSS的PCP,同樣會導致PBSS的運行停止。

5IEEE 802.11ad的無線接入機制

1)IEEE 802.11ad的信標間隔

在IEEE 802.11ad PBSS中,其信道時間劃分為一系列的信標間隔。BI又分為信標幀時期(BT)、關聯波束賦形定位時期、數據傳輸時期。IEEE 802.11ad PBSS BI的結構如圖2所示。

1個IEEE 802.11ad PBSS的BI

圖2  1個IEEE 802.11ad PBSS的BI

圖2中,BT用于傳輸1個或多個信標幀。A-BFT用于由PCP執行波束賦形定位,它在BI中是否存在由PCP決定。AT(宣告時間)是一個基于管理接入時期的請求響應時間,用于PCP與STAs之間交換請求響應幀,同樣由PCP定它在BI中是否存在。DTT由若干個CBPs和若干個SPs組成,它是信道接入時期,用于STAs之間數據的交換。

2)IEEE 802.11ad 的信道接入機制。

IEEE 802.11ad PBSS中,STAs的基本信道接入機制為CSMA/CA和TDMA。在BI的不同時期,STAs使用不同的信道接入機制;CBP時期使用CSMA/CA,而SP時期使用TDMA。在這些時期之前,CP將用輪詢動態地給STAs分配SPs。具體信道接入過程如下。

(1)BT廣播信標幀,不需要用CSMA/CA爭用信道或由PCP為其分配時隙。

(2)A-BFT只是一個波束賦形定位時間且在BI中不一定會出現,同樣不需要用CSMA/CA爭用信道或由PCP為其分配時隙。

(3)AT為PCP與STAs之間請求幀和響應幀的交換時期;在此期間,PCP收到STAs的請求幀之后應等待一個SIFS再給STAs回復響應幀。此外,在BI中第一個SP開始時以及在BI中第一個CBP開始時應結束AT時期。

(4)CBP時期的基本信道接入機制是DCF,即CSMA/CA和退避機制。首先當STA檢測到信道空閑時間長達一個DIFS或EIFS時就開始退避過程。退避過程開始時,STA先根據Back of time=Random()×a Slot Time(3μs)設置一個隨機的退避計數器時間。此外,NAV(網絡指配矢量)也作為一個計數器以均勻的速率減小。當NAV計數器減小至0時,表明信道空閑且退避計數器減小一個a Slot Time(3μs);否則退避計數器掛起。當退避計數器減小至0時表明信道空閑,STA即可傳輸數據;否則表示信道忙,STA不能傳輸數據。

(5)SP時期的基本信道接入機制是TDMA。首先,PCP通過輪詢訪問PBSS中所有的STAs,以搜集網絡中的相關信息。然后,PCP根據輪詢結果給STAs動態的分配SPs;進而將分配好的SPs信息,如每個SP的持續時間、起止時間等,在毫米波信令幀中廣播給PBSS中的STAs。STAs在收到信令幀后,即會知道SPs的分配情況。此時,STAs即可在分配給自己的SPs時期內進行數據傳輸。

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