WLAN与WPAN的QoS机制对比分析

协议有着本质的区别。?

　　1.媒体访问机制

　　媒体访问机制是IEEE802.11e与IEEE802.15.3最大的差别。802.11e采用随机争用和轮询相结合的访问控制，而802.15.3采用基于中心式的调度机制。两种方式都有各自的优点和缺点。当网络大部分带宽用来进行对等进程的通信（pere-to-pere）时适合于采用调度机制，例如多媒体家庭网络中常见的业务，各设备之间以对等进程的方式大量传送多媒体数据流，相比于轮询方式，调度机制可以有效地提高网络的效率。同时，IEEE802.l5.3基于时隙的超帧结构也降低了每个节点的实现复杂度，进而可以有效降低功耗，提高了电池寿命。进一步讲，由于每个DEV可以在预定的时间内完成数据的收发，DEV可以在不影响当前网络连接的情况下利用超帧中没有分配的时隙进行信道扫描，或者寻找信号强度更好、负载更小的其他微网。

　　IEEE802.11e HCF的轮询方式在WLAN的骨干网的工作方式（Infrastructure Network）时可以提供很高的效率，此时大部分的网络带宽用于AP与STA之间的数据收发。由于CF-Poll信息已经加载到数据帧中，TxOP的持续时间已经写入QoS控制域中，论询方式对于AP与STA之间的数据收发不会引入额外的开销。由于HC可以获知网络中所有的数据传输，并且HC可以根据QoS控制域中第8～15 bit的信息实时地了解每一个QSTA的业务队列，从而可以跟有效地对网络资源进行分配。通过调整TxOP，HC能够对于带宽预约、临时性网络拥塞作出迅速响应。这种迅速响应机制对于优化VBR业务中无线带宽的分配是非常有利的。?

　　2.Ad Hoc工作模式下的QoS性能

　　802.11e在无QAP的情况下，只支持EDCF操作和基于优先级的QoS机制，不支持参数化的QoS，采用固定的信道访问参数，容易发生网络拥塞；有QAP时，可以支持基于优先级的QoS机制和参数化的QoS，但是AP切换时原有的安全和QoS无法保持。802.15.3则支持基于优先级的QoS机制和参数化的QoS，并且在PNC切换时原有的安全和QoS继续保持。?

　　3.解决“隐藏节点”问题

　　802.11e采用NAV与CCA联合的载波侦听方式，通过RTS/CTS来设定各接收数据STA的NAV参数来避开数据冲突。802.15.3由于采用了中心控制的方式，每个DEV的收发时隙由PNC来分配，因此有效地解决了隐藏节点问题。?

　　4.VBR业务支持

　　802.11e HC根据不同业务流的业务队列状况来动态分配TxOP，如果没有数据发送，QSTA会发送QoS-null帧来结束TxOP，对于VBR业务的响应迅速而有效。802.15.3通过DEV与PNC之间带宽请求-应答来完成对VBR业务的支持，但是响应时间相对802.11e较慢，但是802.15.3MAC协议对于低成本、低功耗的要求相比于响应时间是更重要的。?

　　5.业务流优先级的支持

　　802.11e根据TC来提供8种业务流的优先级区分。802.15.3对于基于优先级的异步业务流，PNC可以向高等级的业务分配更多的GTS时隙；在CAP周期中同样可以实现类似EDCF方式的业务优先级区分。

　　6.参数化业务流的支持

　　802.11e具有业务流参数标识，HC通过调整TxOP来控制业务流参数。802.15.3也具有业务流参数标识，PNC通过CT和CTR_request/modify来动态调整业务流参数。?

　　7.重负载下的稳定性

　　802.11e在EDCF访问机制下，HC无法控制QSTA的业务流发送，只能依靠调节CW和TxOP来限制业务流量；在轮询访问机制下属于中心控制的拓扑结构，HC完成接纳控制和业务调。802.15.3网络本质上属于中心控制的拓扑结构，PNC完成接纳控制和业务调度。?

　　8.最大有效吞吐量

　　802.11e由于受CSMA/CA方式、固定长度SIFS/DIFS的限制，DCF的理论吞吐量上限是75 Mbps，HCF/PCF则可以提高信道带宽的利用率。802.15.3中心控制的调度方式可以提高吞吐量，对于802.15.3规定的2.4G物理层标准，其理论吞吐量上限可以达到325 Mbps，如果采用更高速的物理层技术如UWB等，吞吐量还可继续提高［７］。

　　9.实现复杂度

　　802.11e如果将EDCF、HCF全部实现，则复杂度很高。从当前的802.11a/b商用产品来看，802.11的实现都比较复杂，不适用于嵌入式应用，而且一部分802.11的协议功能需要依靠插卡的主机系统来完成。802.15.3复杂度则低很多，适合于了低功耗、低成本的便携设备。如果物理层结合新的UWB技术，则由于UWB基带不需要复杂的调制解调技术以及简单的射频前端设计，功耗和复杂度还可以进一步降低。?

　　五、结论

IEEE802.11e和IEEE802.15.3两种MAC协议对于如何在无线网络MAC层提供QoS保障的问题做出了有益的尝试并推动了标准化工作和相关产业的迅速发展。由于面向的对象和应用的差别，两者在QoS性能上表现都还存在不足：802.11e如果能够吸收802.15.3基于中心控制的方式所带来