寬帶固定無線接入網(wǎng)mac層設(shè)計(jì)

《寬帶固定無線接入網(wǎng)mac層設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、寬帶固定無線接入網(wǎng)MAC層設(shè)計(jì)～教育資源庫一、引言　　寬帶接入網(wǎng)被認(rèn)為是信息高速公路的最后一公里，必將成為未來國家信息基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的重點(diǎn)。目前有幾種寬帶接入方式，如光纖接入、xDSL、寬帶固定無線接入網(wǎng)等。與其它寬帶接入方式相比，寬帶固定無線接入網(wǎng)有許多優(yōu)點(diǎn)，如建網(wǎng)快、低成本、易維修和可克服某些地理環(huán)境的限制等，已成為一種非常有前途的接入方式?！　拵Ч潭o線接入網(wǎng)是指節(jié)點(diǎn)固定的無線通信系統(tǒng)，主要用來在用戶終端和核心網(wǎng)之間傳送數(shù)據(jù)［１］。寬帶固定無線接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。寬帶固定無線接入網(wǎng)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，主要包括基站(B

2、S)、用戶站(SS)和網(wǎng)管系統(tǒng)三大部分，特殊情況下在基站和用戶站之間可以通過接力站(RS)進(jìn)行中繼。與用戶站相連的可以是單個的用戶終端(TE)，也可以是一個用戶駐地網(wǎng)(CPN)［２］?！　　　　　拵Ч潭o線接入網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方向是雙向的，上行鏈路是指數(shù)據(jù)傳輸方向從用戶站到基站，速率為5.12Mbit/s,下行鏈路是指數(shù)據(jù)傳輸方向從基站到用戶站,速率為8.86Mbit/s。寬帶固定無線接入網(wǎng)采用的雙工方式是頻分復(fù)用（FDD）。下行鏈路基站以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)，各用戶站采用時分復(fù)用（TDM）方式共享下行鏈路資源。上行鏈路用戶站以突發(fā)方式數(shù)據(jù)

3、，各用戶站采用時分多址（TDMA）方式共享上行鏈路資源。本文介紹的寬帶固定無線接入網(wǎng)工作在3.5GHz頻段上，提供電路性業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)的接入?！　拵Ч潭o線接入網(wǎng)分為物理層和MAC層，協(xié)議模型如圖2所示。物理層為基站MAC和用戶站MAC之間提供透明的比特流傳輸［３］。本文以下部分將研究MAC層功能，重點(diǎn)是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)MAC層功能的技術(shù)方案，最后用Altera公司的FPGA芯片實(shí)現(xiàn)?！　　　　　《?、MAC層　　寬帶固定無線接入網(wǎng)MAC層由2個子層組成，即特定業(yè)務(wù)匯聚子層和公共部分子層。特定業(yè)務(wù)匯聚子層位于公共部分子層之上，并利用公共部

4、分子層提供的服務(wù)。特定業(yè)務(wù)匯聚子層接收來自于高層的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)封裝成業(yè)務(wù)包，以便接收方特定業(yè)務(wù)匯聚子層能夠?qū)⑦@些業(yè)務(wù)包恢復(fù)成高層信息。公共部分子層是MAC層的核心部分，包括成幀、帶寬分配、安全性、鏈路的建立和維護(hù)等。成幀是將特定業(yè)務(wù)匯聚子層的業(yè)務(wù)包封裝構(gòu)成幀然后傳遞給物理層；帶寬分配是如何將寬帶固定無線接入網(wǎng)的帶寬資源分配給不同用戶站的不同業(yè)務(wù)；安全性是防止非法用戶站的侵入；鏈路建立和維護(hù)是在用戶站與基站之間建立通信鏈路，并維護(hù)這條鏈路?！　AC層設(shè)計(jì)目的就是設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)功能的技術(shù)方案，分為特定業(yè)務(wù)匯聚子層設(shè)計(jì)和公

5、共部分子層設(shè)計(jì)?！　∪⑻囟I(yè)務(wù)匯聚子層設(shè)計(jì)　　特定業(yè)務(wù)匯聚子層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是業(yè)務(wù)包的設(shè)計(jì)，不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)其封裝的業(yè)務(wù)包格式是不同的。寬帶固定無線接入網(wǎng)提供數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)和電路性業(yè)務(wù)的接入，本文根據(jù)其業(yè)務(wù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)包和電路性業(yè)務(wù)包，并將特定業(yè)務(wù)匯聚子層分為2種，數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)匯聚子層和電路性業(yè)務(wù)匯聚子層，分別用于實(shí)現(xiàn)這兩種業(yè)務(wù)的封裝過程?！　?.數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)包　　寬帶固定無線接入網(wǎng)接收來自于高層的數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是基于IEEE802.3幀格式。IEEE802.3幀自身不能進(jìn)行幀定界，需要底層給出幀定界符。數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)包主要功能就是對IEE

6、E802.3幀進(jìn)行幀定界。數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)包由3字節(jié)的包頭和凈荷組成。包頭是0x0FFFF0，功能就是使接收端數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)匯聚子層能夠從接收到數(shù)據(jù)流中對IEEE802.3幀進(jìn)行幀定界。凈荷就是一個是加擾碼的IEEE802.3幀。為了防止IEEE802.3幀數(shù)據(jù)與包頭相同的，必須對IEEE802.3幀加擾碼。加擾碼的原則是當(dāng)連續(xù)3個半字節(jié)均為0xF時，加一個字節(jié)的0x00。數(shù)據(jù)性業(yè)務(wù)包封裝和加擾碼的原理如圖3所示?！　　　　　?．電路性業(yè)務(wù)包　　寬帶固定無線接入網(wǎng)接收的高層電路性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是基于E1幀，其幀結(jié)構(gòu)符合ITU-TG.704。電路性業(yè)

7、務(wù)匯聚子層將接收的E1幀數(shù)據(jù)封裝成電路性業(yè)務(wù)包，在接收端電路性業(yè)務(wù)匯聚子層將接收到的電路性業(yè)務(wù)包恢復(fù)成E1幀。電路性業(yè)務(wù)包長度是18字節(jié)，包括2個字節(jié)的頭和16個字節(jié)的凈荷。包頭由一個字節(jié)的用戶站標(biāo)志和一個字節(jié)的時隙標(biāo)志組成。用戶站標(biāo)志是寬帶固定無線接入網(wǎng)用來區(qū)分不同的用戶站，時隙標(biāo)志是用來區(qū)分同一用戶站不同的時隙。凈荷是由時隙標(biāo)志對應(yīng)的那個時隙的連續(xù)16幀的數(shù)據(jù)組成。電路性業(yè)務(wù)包結(jié)構(gòu)如圖4所示。CPEID是用戶站標(biāo)志，TSID是時隙標(biāo)志，F(xiàn)1到F16是時隙中的數(shù)據(jù)。　　　　　　四、公共部分子層設(shè)計(jì)　　公共部分子層設(shè)計(jì)是MAC層設(shè)計(jì)

8、的核心部分。公共部分子層關(guān)鍵技術(shù)是帶寬分配方案、幀結(jié)構(gòu)和用戶站注冊過程。帶寬分配方案設(shè)計(jì)的目標(biāo)既要滿足不同業(yè)務(wù)對QoS的要求，又要有比較高的帶寬利用率。為此，本文提出固定按需混合分配方案的帶寬分配方案。幀結(jié)構(gòu)直接決定著寬帶固定無線接入