hiperlan

HiperLAN（High Performance Radio LAN）標準提供了類似於IEEE 802.11無線局域網協議的性能和能力，後者在美國和其他國家被採用。HiperLAn/1標準採用5G射頻頻率，可以達到上行20Mbps的速率，採用GMSK（調製前高斯濾波的最小頻移鍵控）技術。HiperLAN/2同樣採用5G射頻頻率，上行速率可以達到54Mbps，採用的則是OFDM（正交頻分複用）技術。HiperLan/2系統同3G標準兼容。WLAN（無線局域網）系統可以用來傳送接受數據、圖像以及實現語音通訊。HiperLAN/2網絡協議棧具有靈活的體系結構，很容易適配並擴展不同的固定網絡。

企業無線網絡，同公網一樣由數據通信網絡和話音通信網絡組成。但與公網不同的是，企業網的無線通信從使用的頻率到採用的技術標準都是另外一套準則。在企業網的範疇內，話音通信技術比較成熟的是DECT技術標準，數據通信以802.11為主要的通行標準。隨着通信技術的發展，DECT為適應數據業務和多媒體業務的發展，提出了DECT分組無線業務（DPRS），而數據通信也有了下一代的通信標準HiperLAN/2。

構建無線網絡是目前企業網絡建設的一個熱點選擇。為幫助企業信息主管了解企業無線網絡的構成、技術和應用，本期“企業無線網絡”主題報道向讀者詳細介紹HiperLAN/2技術標準以及企業無線網絡的一些組網方案，為企業組建無線網絡提供實例參考。

HiperLAN/2是目前最為完善的無線局域網(WLAN)協議。它的特點是：高速傳輸、面向連接、支持QoS、自動頻率配置、支持小區切換、安全保密、網絡與應用無關。HiperLAN標準定義了許多支持無線網絡功能的信令和測量方法，包括動態頻率選擇、無線小區切換、鏈路適配、多波束天線和功率控制等。HiperLAN/2標準是對目前無線接入系統的補充，與其他蜂窩系統比較，它的户外移動性雖然受到限制，但適用面廣，可在典型的應用環境如辦公室、家庭、展覽廳、機場、火車站等熱點地區，向終端用户提供高速數據傳輸。

在歐洲，HiperLAN/2有455MHz的頻譜資源，美國為300MHz，日本則是100MHz，並且在考慮更多的頻譜分配。這些頻段雖都在5GHz頻段中，但並不統一。ITU-R組織正為在全球範圍內實現無線局域網統一頻譜分配而努力。

圖1是HiperLAN/2的典型網絡拓撲結構。移動終端(MT)通過接入點(AP)接入固定網，MT與AP之間的空中接口由HiperLAN/2定義。一個AP所覆蓋的區域稱為一個小區，一個小區的覆蓋範圍在室內一般為30米，在室外一般為150米。無線終端MT可以在HiperLAN/2網絡中自由移動，並保持與網絡間良好的傳輸性能。在某一個特定時間，移動終端只能與一個接入點通信。無線網絡自動進行無線頻率配置。這一方式不同於原來的無線網絡頻率規劃，系統配置更加方便。圖1HiperLAN/2網絡

HiperLAN/2作為目前性能最高的WLAN技術，其具體特點表現在：

●高速數據傳輸 由於採用了先進的OFDM調製技術，HiperLAN/2可以提供非常高的數據傳輸速率，其速率在物理層最高達54Mbps。在辦公室的環境中，OFDM對多徑效應的解決很有效。同時，MAC採用了動態TDD模式，使無線資源的利用更加有效。

●面向連接

與其他無線局域網技術不同，在HiperLAN/2網絡中數據的傳輸是面向連接的。在傳送數據之前，AP和MT之間通過HiperLAN/2控制層的信令預先建立連接。這種連接在空中接口上是時分雙工的，連接分點對點和點對多點。點對點連接是雙向連接，點對多點是下行方向單向連接。另外，HiperLAN/2還可以採用專用廣播信道，由同一個AP向所有移動終端發送廣播消息。

●QoS

HiperLAN/2面向連接的特性有利於實現對QoS的支持。由於高傳輸率和對QoS的支持，HiperLAN/2可以同時傳輸不同類型的數據流，比如視頻、話音和數據等。

●自動頻率分配去

在每一接入點覆蓋區域中，接入點AP能自動選擇適當的無線信道進行傳輸數據。AP監聽鄰近小區及環境中的其他無線資源，根據最小干擾和資源不衝突準則選擇適當的無線信道。

●安全性

HiperLAN/2網絡支持安全認證和加密功能。

●移動性

移動終端與離它最近的一個接入點通信。確切地説，移動終端與具有最好信噪比的接入點通信。這就是説，在不斷移動的情況下，移動用户（終端）可能會偵測到一個無線傳輸性能更好的接入點，於是，移動終端將執行一次切換，切換到一個新的AP中，所有已建立的連接都轉移到新AP上。當然，在切換過程中，有可能會丟失一些數據包，而且，如果移動終端超出HiperLAN/2網絡的覆蓋範圍，在一段時間後，終端將會失去與網絡的聯繫，所有連接將被釋放。

●網絡與應用無關

HiperLAN/2網絡協議棧具有靈活的體系結構，很容易適配並擴展不同的固定網絡。例如，HiperLAN/2可被用作交換式以太網的無線部分；同樣，HiperLAN/2也可作為第三代蜂窩網絡的接入網使用。目前在固定網上運行的所有應用都可以在HiperLAN/2上運行。

●省電

HiperLAN/2的省電機制是基於MT對睡眠期的初始約定。移動終端可以在任何時間要求AP進入低功率狀態，並且請求特定的睡眠週期。睡眠週期結束時，移動終端將檢測有無AP發來的激活指示，如果沒有檢測到，則進入下一個睡眠週期，繼續保持低功率狀態。AP暫不發送用户數據，等睡眠期結束後才開始發送。網絡可以根據對反應時間和低功耗的要求，選擇不同的睡眠週期。

HiperLAN/2無線接口的協議，HiperLAN/2的協議棧分成控制平面和用户平面兩部分。用户平面的功能是在已經連接的連接上傳輸數據；控制平面的功能是控制連接的建立、釋放和監控。HiperLAN/2協議包括三個基本層：物理層PHY、數據鏈路控制層DLC和匯聚層CL。

HiperLAN/2的物理層以一定長度的突發脈衝串（Burst）格式傳輸數據單元，每一個burst分成前導碼(preamble)和數據兩個部分。

HiperLAN/2採用了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）調製方案，特別適用於信道呈發散狀分佈的系統，HiperLAN/2的信道間隔為20MHz，可以支持非常高的傳輸速率，是信道數目和傳輸高速率的一種折衷（如在歐洲採用了19個信道）。每一個信道又分成52個子信道。為抑制子信道之間的干擾，每個子信道之間的頻率間隔為312.5kHz，其中48個子信道用於傳送數據，另外4個子信道用於提供系統同步的導頻信號。信道的傳輸時延一般不超過250ns，採用800ns的保護間隔時間足以滿足要求，在比較小的室內環境中，可以採用400ns的保護間隔時間。

在HiperLAN/2的收發端使用FFT信號處理方式可以有效地實現OFDM，這樣，與傳統的FDM系統相比，採用OFDM的HiperLAN/2系統可大大降低硬件設備的複雜度，並且有效提高頻譜利用率，在時間擴散環境中儘可能的抑制因多徑傳輸而產生的符號間干擾和碼片間干擾。

與3G等類似，為了適應不同的業務要求和鏈路條件，HiperLAN/2的物理層可以提供多種傳輸方式（採用不同的調製和編碼方式），由高層協議根據具體要求而定。

數據鏈路層負責建立移動終端和接入點之間的邏輯鏈路。它的功能包括用户面的媒體訪問和傳輸及控制面的聯接處理，因此，DLC（DataLinkControl）層包括MAC協議、差錯控制協議（EC）和無線鏈路控制協議RLC三個子層。

MAC協議用於發送數據時控制對物理介質的訪問。無線接口基於TDD和動態的TDMA多址方案，採用的時隙結構在HiperLAN/2中稱做MAC幀。根據所需要的傳輸資源動態地分配上下行鏈路的時隙，基本的MAC幀時長固定為2ms，包括廣播控制信道、幀控制信道、接入控制信道、上下行數據傳輸和隨機接入。AP和MT所有數據的傳輸都在專用的時隙上傳輸，但隨機接入信道存在一個競爭問題。廣播控制的持續時間是固定的，而其他部分的持續時間要依據當時的傳輸條件而定。MAC幀和傳輸信道組成數據鏈路層DLC和傳輸層PHY之間的接口。

差錯控制機制有助於提高無線鏈路的可靠性，系統採用可選擇重複ARQ。這裏的EC功能是檢測位錯，有位錯時重發U-PDU，同時也保證U-PDU按順序發送到匯聚層，具體方法是:給每個連接上的U-PDU分配一個序列號，ARQ應答的正確或錯誤消息在LCCH上傳送，一個U-PDU可以被重發多次（次數可以設定）。

為保證一些實時業務如語音等應用的服務質量，系統允許丟失一些U-PDU。因為重發方式導致一些數據陳舊時（如超過重發次數的上限），EC協議上的發送方將會發起“丟失機制”，將該PDU以及這個DUC上其他待發的U-PDU全部丟失（發送時U-PDU序列號依次減小），這就導致DLC有效連接上的PDU存在殘缺，如果需要，允許更上層恢復這些丟失的數據。

RLC協議為信令實體提供傳輸服務，主要處理三種控制功能：用於鑑權、密鑰管理、關聯(Association)、取消關聯(Disassociation)以及加密種子(EncryptionSeed)的關聯控制功能(ACF)；無線資源控制(RRC)功能管理切換、動態頻率選擇、移動終端的激活和釋放、省電以及功率控制；DLC用户連接控制功能(DDC)用於建立和釋放用户連接、多點傳送和廣播。

總之，RLC用於在一個接入點和移動終端之間的控制面中交換信令數據。例如，移動終端通過RLC信令形成和接入點的聯繫，完成這個聯繫過程後，移動終端可以請求一個專業控制信道建立無線載體(RadioBearers)。在HiperLAN/2中，無線載體稱為DLC連接。

匯聚層CL(ConvergenceLayer，它有兩大主要功能：使來自高層的服務請求與DLC層提供的服務適配；將高層固定或可變長度的分組整理成適合固定長度的業務數據單元（SDU）在DLC中使用，可採用填充、分割、重新組裝成用於DLC內的固定長度的SDU。固定長度DLC業務數據單元的填充、分割和重組是一個關鍵特徵，它使得DLC和PHY層脱離開主幹網獨立存在而不必關心HiperLAN/2接入何種網絡中，系統實現相對簡單。CL的通用結構使HiperLAN/2足以稱為寬帶無線接入網，可接入不同固定網絡，如以太網、IP網、ATM和UMTS等。

匯聚層有兩種類型：一是單元式匯聚層，其高層有固定長度的分組，如HiperLAN/2接入ATM網絡的情況；二是分組式匯聚層，其高層的分組長度不固定，如HiperLAN/2接入以太網的情況。分組式的匯聚層包括公共部分(CommonPart)和業務細節（SSCS：ServiceSpecificConvergenceSublayer）兩個部分，這樣可以適配不同網絡。

HiperLAN/2提供了一個適用於小範圍（150米）、高速(54Mbps)的無線接入系統。研究表明，在大部分環境下，它都可以具有很高的性能。HiperLAN/2所具有的QoS支持、可選擇重複ARQ、鏈路適配以及動態頻率選擇等特徵，使得該系統可以在傳播條件不斷變化、干擾嚴重的無線環境下得到很好的應用。