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无线ATM中多址接入和越区切换技术概述

2/14/2005来源:交换设备人气:10006

无线ATM中多址接入和越区切换技术概述 摘要 本文简要描述了无线ATM的概念,探讨了无线ATM中的两个关键技术:多址接入方式和越区 切换技术,指出无线ATM是无线通信的发展趋势。 关键词 无线 ATM 媒介接入控制 虚连接树 1 引言 ATM( Asynchronous Transfer Mode)是个电路交换、多速率电路交换、快速率电路交 换、 分组交换、帧中继和帧交换基础上发展起来的一种快速分组交换。ATM采用单一的网络来提供所 有的业务,高度灵活地适应任何种类的业务,不论其速率高低、突发性大小、实时性和服务质量 要求如何,ATM都能提供满意的服务,对能有效利用网络资源。 由于多媒体便排计算机、个人数字辅助、个人信息辅助得到空前发展,把宽带业务推向广光 线领域。无线ATM具有能提供保证端到端QOS保证的多媒体业务的能力,即在同定网络中采用基于 ATM的BISDN网 络,在无线接人部分采用保证ATM信元可靠和透明传输的系统,从而使得广泛的AT M终端能在各种环境下都能高效地接入BISDN网络。 无线ATM必须提供与有线ATM相同的业务,诸如一定范围的业务种类,比特率,服务质量(QO S)级别等。由于无线信道频谱受限,存入多径干优,阴影效应等同素,使其传输速率及传输质 量都受到一定限制。万外,由于用户可移动性,为提供保证端到端的特定业务的QOS,必须提供 有效、可靠通信的能力。其中差错控制人数据链路层解决,这里主要讨论解决多址接入为目的的 介质按人层(MAC)和越区切换技术。 2 无线ATM的MAC层协议 介质按人控制(MAC)层要求支持多个终端设备比共用无线信道。MAC)层必须支持现有ATM 标准中定义的标准业务,包括固定比特速率(CBR)、可变比特速率(VBR)、可用比特速率(AB R)和未指定比特速率(UBR)等各种化势和相应的QOS控制。选择MAC的关键因素是在适当地保持 无线信道的高速率基础上,以合理的QOS等级支持这些ATM业务。 当今多址协议一般分为三类:同定指配型、随机接入型、按需指配型。固定抗配型,诸如TD MA和FDMA,为用户永久分配资源。此分配准则适用厂象话音一样的CBR业务,则它对于突发业务 而言,效率太低。而随机按人协议,诸如ALOHA和CSMA(载波检测多址接入),对突发业务很有 效,但不适用CBR业务。按需指配协议,按用户所需提供信道容量,即它通过用户预约信道带宽 来得到高的信道通过车。在这当中,信道容量的一部分要用来预约,一旦预约成功,则后续的信 息分组将在无冲突下传送,即碰撞仪仅发五笔型在预约过程中。 在这里,我们介绍一种高效的按需指配到接入协议,即分布队列请求更新多则接入(DQRUM A)。该协议么一个无帧参考的时隙系统,在此系统中,请求接入(RA)和分组传送(Xmt)信道 以时隙为基础。上行(UL)时隙流被分成一系列微时隙,用于请求接入(RA信道),每一个微时 隙后是用于分组传送(Xmt道)。若需要,BS可把Xmt信道转变为M个RA信道,M依赖于来自远端MT 的往返传播延迟,下行(DL)信道由一系列的用于对RA认证的微时隙构成,紧跟其后的时隙用于 分组传输。BS无论何时接收到来自MT的成功请求,都立即在相应的DL微时隙中发射认证信号(A cKS)。 此协议是基于时隙的,所以MT能立即接收到来自BS的关于MT的请求分组的认证信号ACk,有 碰撞发生情况卜,MT能立即了解到请求接入失败。此协议的另一个优点是UL的Xmt信道中包含“背 包”(Piggybacking)预约域,当MT在队列中还有更多分组需发送时,个需另外请求,因此节省 厂带宽,这一点对VBR业务尤其有用。还有一个优点是接入竞争采用微时隙,此在发个碰撞情况 下损失小于长分组情况。根据以上特性可见,DQRUMA是一种较适合于无线ATM的多址接入协议。 3 无线ATM中越区切换技术 在无线ATM中,移动管理主要包括定位待理、连接管理和越区切换管理。在蜂窝网中,可以 利用归属位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)本进行定体管理,这对于宽带无线ATM网 也同样适用。另外,ATM是面向连接的技术,在数据交换之前,首先建立链路,数据交换结束后, 释放链路。在移动网络中,若发生越区切换,必须拆除原有链路、建矿新的链路。而在无线ATM 中,若生越区切换, 在拆除原有链路、建立新的链路时,应保证ATM信元的传送顺序和连接的Q OS。为了减少越区切换次数,减少ATM信元误码率,文献中提出了“虚连接树”(Virtual Conn ection Tree)的方法,该方法使得用户越区切换时,基本避免厂链路拆除、建市新链路的过程。 虚连接由蜂窝基站、ATM交换节点和它们之间的链路组成。树根是有线网络中的一个固定AT M交换节,树叶就是蜂窝基站。在相邻的移动接人区域内的基站、同属于一个虚连接树。对于每 一个与移动用户的连接、虚连接树在每个方向(从基站到树根及相反方向)上提供利一组虚连 接号(VCN),来表示从树根到。一个树叶的一条路径。也就是说,当移动台在相邻方向对别提 供利一组虚连接(VCN)、用表明树根到各个从站的个不同路径。 当在这次呼叫中发生越区切换时。移动台只要在发送ATM信元时,使用合适的VCN,就完成 了新基站的选择与越区切换时的连接修改,而个需要呼叫处理的介入。 当移动台到达虚连接树的边界时,它需要加入到万一个新连接树。以保证通信不中断。该 过程称为虚连接树的切换。在虚连接材的切换过程中,需要呼叫处理的介入。由于虚连接材的 切换频繁程度大大小于移动台与基站之间的切换频繁程度,采用虚连接树可有效降低网络的信 令开销和呼叫处理器的负担,但是频谱资源利用率不高。 近年来国际上针对越区换又提出了一些策略,诸如路径延伸法、路径重选法。路径延伸法 是指当无线终端移动到一个新的无线端口时,在两个终端之间通过增加一个中继段来延伸虚连 接,提供从原基站到目的基站的连接,即把当前的连接一直延伸到从前一无线端口到新的无线 端口的子路由。引策略执行过程简单、快速,但不需路由重选,因此效率不高,另外,移动终 端在一组无端口间来回交换时,容易形成路径循环。为克服路径循环,在选择路由以“懒散” 方式执行最优化路由。路径重选法类似于无连接方式中的分组转发,列入了“源归属站”和 “目的归属站”的概念,也称为“自适应归属算法”。若两终端A、B建立了连接,则用户A的 ATM信元发送给用户B时,首先将信元发送给源归属站,在经过预先确定的一条虚电路,将信元 发送给目的归属站,最后按顺序发送给用户B所在的基站。 4小结 近年来,无线ATM正受到人们越来越多的重视和研究。由于固定电话通信网正朝着基于ATM 交换的宽带ISDN网发展,因此,ATM技术由有线向无线方向延伸,以便于有线网与无线网协调 发展,向移动用户提供透明的、无缝的业务,是无线通信技术发展的一种必然趋势。