HiperLAN2:让无线局域网火起来2000年07月25日 11:39

　　无线局域网(LAN)技术正经历着巨大变化，可以实现的无线LAN数量和应用类型正不断增多。推动这一市场迅速发展的无线LAN技术似若午夜繁星，但最耀眼的是HiperLAN技术。

　　HiperLAN是下一代高速无线LAN技术，它能给最终用户提供高达25Mbps的高速数据。HiperLAN2是这一技术的最新版本，它与“蓝牙”技术相结合，将使无线LAN的发展实现新飞跃。

　　■ 无线LAN市场启动

　　当前，有很多因素推动着无线LAN市场的发展。其中，第一个重要因素是产品价格大幅度降低。例如，每个公用型LAN无线适配器降到了200美元；每个家用型无线适配器降到100美元，有的厂商推出的802.11b卡降到99美元。这种降价趋势使得无线LAN成为更具成本效益的通信工具。

　　再一个推动因素是，政府或产业集团制定了或正在制定多种无线LAN标准，而且大量的组网公司，如Cisco系统、北电网络和爱立信等大公司纷纷角逐无线LAN市场，从而使这一市场呈现出勃勃生机。

　　此外，家用PC共用外设和宽带Internet连接日益发展。越来越多的用户喜欢使用手提式计算机，从而将使移动连接成为用处越来越大的连接方式。而且，这一应用市场还在扩大，数以亿计的移动电话将成为具有Internet连接能力的通信装置，用户不仅要求连接到手提式计算机，而且要求连接到头戴装置、汽车内的自动通信装置和LAN接入点等。

　　迅速扩大的移动接入市场显然要求低成本的高速无线LAN技术和多种连接标准。因此，无线LAN连接有其多种实现途径和标准，如产业集团标准(包括OpenAir和HomeRF)、IEEE 802.11标准、HiperLAN标准、“蓝牙”标准等，其中最先进的标准当数HiperLAN2。

　　■ LAN技术的四大突破

　　HiperLAN2代表目前发展阶段的最先进的无线LAN技术，而且作为一种标准，它得到了业界的广泛支持。但为了更好地了解它的产生及其先进性，我们先从HiperLAN标准的制定和HiperLAN2的前身HiperLAN1谈起。

　　目前，欧洲电信标准协会(ETSI)正在制定HiperLAN标准，并将该标准作为“宽带无线接入网”计划的组成分。所制定的标准有4个：HiperLAN1、HiperLAN2、HiperLink和HiperAccess；其中HiperLAN1和2用于高速无线LAN接入，HiperLink用于室内无线主干系统，HiperAccess用于室外对有线通信设施提供固定接入。

　　HiperLAN1标准的制定工作已经完成，从而可使高速无线LAN技术以最快的速度进入市场，同时使无线接入技术的复杂性减少到最小。

　　HiperLAN1采用高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制，这一调制技术在GSM蜂窝网和蜂窝数字分组数据(CDPD)中广泛使用。相反，HiperLAN2则采用正交频分复用(OFDM)调制，这在调制技术上是新的突破。

　　HiperLAN2将首先突破当前无线LAN在频谱利用方面的限制。目前大多数LAN产品都在2.4GHz的频谱中工作，其缺陷是只有80MHz的频段可供使用，而且扩频通信占用了这一频段。考虑到2.4GHz频谱的限制，全世界的经营许可证管理机构在5GHz的频谱内分配了宽频段。例如在美国，5.15～5.35和5.725～5.825GHz频谱内可用频段加宽到300MHz；在欧洲，5.15～5.35和5.470～5.725GHz频谱内可用频段也加宽到300MHz；日本也在考虑类似的频谱分配。这些宽频段与更宽松的管理规则相结合，可使大量的用户实现高速通信。

　　IEEE 802 11a也采用OFDM调制技术，但比较而言，HiperLAN2在支持上述新的无线LAN频谱分配方面更胜一筹。因此，它一经提出便受到HiperLAN2全球论坛，即由爱立信、诺基亚、Bosch、Dell计算机、Telia、TI和Xircom等公司加盟的电信产业集团的支持。HiperLAN2标准将于2000年完成，第一批HiperLAN2产品将于2001年面市，到2002年将广泛推向市场。

　　HiperLAN2的再一个重大突破是大大提高了吞吐率，原始物理层吞吐率高达54Mbps，实际应用吞吐率最低也能保持在20Mbps左右。而且能在高吞吐率下支持QoS，对于像视频和话音一类的实时应用提供了新的途径。

　　HiperLAN2的第三个突破是其传输结构能够对多种类型的网络基础结构(包括以太网、IP、ATM和PPP)提供连接。而且，对每一种连接都具有安全认证和加密功能。

　　HiperLAN2的第四个新突破是它还有一个自动频率管理功能，这是对无线LAN管理的新突破。它使得HiperLAN2推广应用时，频率管理变得简单易行。

　　在上述技术突破的基础上，HiperLAN2将其高吞吐率与QoS相结合，将开辟诸如视频信号分配到家庭等多种全新的应用业务。

　　■ 应用五大特点

　　为实现上述无线LAN技术体制的新突破，HiperLAN2在技术应用上独具匠心，并具有以下几个突出特点。

　　第一个特点是通过接入点连接有线网络和其他网络。像其他无线LAN技术一样，HiperLAN2可让移动终端连接至接入点，移动终端产生的信息通过接入点传送至有线网络。

　　HiperLAN2在实际部署中可用于无缝隙地扩展其他网络，这样有线网络节点可通过HiperLAN2节点连接其他网络节点。第3层交换的公共组网协议(例如IP、IPX和AppleTalk)都将通过HiperLAN2运行，从而使所有基于公网的应用业务都能够运行。

基于数据分组的汇聚层	基于信元的汇聚层
数据链路层（链路控制和媒体访问控制）
物理层（正交频分复用、多种编码方法、多种调制方法）

　　图 HiperLAN2协议包括物理层、数据链路层和汇聚层

　　其连接过程是通过如图所示的协议结构实现的，即HiperLAN2定义物理层和数据链路层。物理层和数据链路层的上面是汇聚层，它接收来自现有组网系统的数据分组或信元，并把它们变成适合通过无线系统传送的格式。

　　第二个特点是采用正交频分复用(OFDM)。尽管OFDM以前在欧洲数字音频广播(DAB)标准和非对称数字用户线(ADSL)中使用过，但HiperLAN2将这一调制技术用在无线LAN中却是首开先河。

　　OFDM用在时间扩散环境中可消除符号间干扰。我们知道，在时间扩散环境中信号可能通过许多个路径到达其目的地，从而使时间延迟随数据率的高低而变化。在高数据率时，时间延迟在传输符号(调制波形)中可能占相当大的比例，从而导致前一个符号干扰后一个符号，即所谓的“符号间干扰”。OFDM解决符号间干扰的办法是将一个无线信道分解成多个副载波，而且通过副载波同时传输数据。每个副载波的数据率比总的据率低很多，但是到达终点的总数据率与信道分解前的数据率完全相同。而且，由于每个副载波数据率比总的数据率低，可使每个传输符号变得长些，这样就实际上消除了时间延迟变化的影响。

　　第三个特点是系统利用同步和前向纠错技术。HiperLAN2系统共有19个信道，每个信道的波道间隔为20MHz。每个信道将分解成52个子信道，其中48个子信道用于传送数据，4个用做提供系统同步的导频。为使系统同步，HiperLAN2在数据编码方面采用了数据串行排序和前向纠错(FEC)。就其他高速无线LAN而言大多不采用FEC，但HiperLAN2则应用多级前向纠错，每一级都能纠正一定比例的误码。

　　同时，HiperLAN2还能使FEC和调制波形动态自适应传输环境变化，既能以比噪声高得多的信号强度和高数据率传送数据，又能在噪声较大的恶劣条件下以较低的数据率传送数据。

　　在HiperLAN2协议中，数据链路层是面向连接的，这使得它区别于其他无线LAN技术。在移动终端传送数据之前，数据链路层与节点通信，即所谓建立暂时连接的信令级通信，这种连接方式允许协商像带宽和时延要求一类的QoS参数。它还保证其他终端不干扰移动终端的后续传输。

　　相比之下，遵循IEEE 802.11标准的移动终端则不如HiperLAN2来得先进，因为它是在无线信道可用时才进行通信，并根据其他终端检查数据分组的碰撞。

　　第四个特点是通过时隙实现QoS。QoS参数包括带宽、误码率、时延和抖动。移动终端发出的传输数据的请求使用给随机存取信道分配的特定时隙。其他移动终端的碰撞信息可能在这种随机存取信道中产生，但由于碰撞信息简短，故对QoS影响不大。

　　接入点通过对传输信道中的特定的时间间隔分配特定的时隙实现数据存取，而后在不中断同一频率上其他移动终端通信的情况下传送数据。控制信道对发信人提供反馈信息，以显示接收到的数据是否有误，是否要求重发。

　　数据链路层对来自上一层的服务请求作出响应，并按需要格式化数据。这一层支持基于数据分组(以太网)或基于信元(ATM)的通信。当支持以太网时，汇聚层保持以太网帧结构，并通过常规最佳通信方式或IEEE 802.1P优先级模式进行通信。

　　第五个特点是自动频率分配。为实现连续频率覆盖，接入点需要有重叠的覆盖区域。覆盖区域在室内一般为10米，在无障碍的室外环境中为150米。接入点监听其周围的HiperLAN2无线信道，并自动选择未被使用的信道。这一功能消除了对频率规划的需求，并使系统部署变得相对简便。

　　当移动终端从一个接入点覆盖区域漫游到另一个接入点覆盖区域时，当在另一个无线信道上检测到更好的信号后，它开始切换到新的接入点。新的接入点从老的接入点获得移动终端连接的详细情况，并继续进行通信。

　　此外，从通信保密方面看，HiperLAN2可使移动终端实现安全通信，实现的方法是首先使用Diffe Hellman密钥交换协商秘密会话密钥，而后通过秘密密钥或公开密钥完成相互认证过程。在此基础上，用数据加密系统和三重数据加密系统给数据加密。采用这种加密机制，通过 HiperLAN2进行通信像通过有线LAN通信一样安全可靠。