[发明专利]控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线局域网架构，具体涉及一种控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，属于无线网络技术领域。

背景技术

无线通信技术前进的步伐总在追逐着应用需求增长的脚步。当可提供上百兆净速率的IEEE802.11n产品在各种手持终端上得到广泛应用，已成为终端设备的标准配置组件之时，无线高清视频传输、海量下载和无线千兆以太网等应用对数据传输速率的要求已经高达1-3Gbps。与此同时，无线频谱资源的短缺又严重制约着终端速率进一步提高。为此，欧、美、日、中等众多国家近年来相继在60Ghz附近划分出5-7Ghz的免许可连续频谱用作一般用途。凭借上Ghz的带宽优势，60Ghz毫米波通信成为目前实现吉皮特级超高速无线传输的首选方案，并因此受到IEEE802.11WLAN和IEEE802.15.3WPAN工作组的共同关注。当前，60Ghz的标准制定也在加速进行中。

但是，由于毫米波信号空间传播特性，60Ghz毫米波通信与传统的无线接入技术相比有很大的不同。主要表现在：传输衰减大，典型传输距离不超过10m；易被阻隔，毫米波信号因波长太短，绕射与穿透能力都很差，很容易受障碍物遮挡；传输方向性强，在60Ghz频段电磁波传播更多地表现为一种似光性传播，一般只能采用高增益定向天线。

由于以上特性，60GHz毫米波目前仅限于短距离点对点高速通信，一系列关键问题正处于理论探讨与实验研究阶段。其中在组网结构问题上，传统的无线局域网中接入点具有双重身份，既要负责无线信号的收发，也要负责网络的管理与控制（包括同步、接入控制、用户唤醒等）。控制信息与业务分别以控制帧与业务帧的形式，共用同一个物理信道进行传输，也就是说，控制子网与业务子网是紧密耦合在一起的，而且二者的覆盖范围是完全重合的。控制信息需周期性频繁交互，但每次传输的信息量却较小，数据速率较低。由于用户可随时接入或退出网络，因此，控制子网需支持360°全向覆盖。业务传输具有突发性，信息量可能较大，数据速率高。为了支持60GHz无线传输，需采用波束赋形技术，因此业务子网需支持定向覆盖。如果仍以传统方式，实现网络的基础覆盖，代价昂贵且几乎不可能实现。因此，不能简单地将其从目前的无线局域网或无线个域网照搬60GHz毫米波，急需寻求一种高能效的组网架构，既能够实现60Ghz高速业务定向传输，又能够尽量降低不必要的能量消耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，该无线局域网架构可实现控制子网与业务子网在覆盖上的分离，使网络既能够方便的实现控制协调等基本功能，又能对高速率业务提供有效承载，从而实现能效与资源的联合优化，为未来高速无线网络的发展提供技术支持。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，其特征在于，以2.4Ghz/5Ghz全向控制子网为基础，在2.4Ghz/5Ghz全向控制子网之上承载若干60Ghz定向业务子网，前述2.4Ghz/5Ghz全向控制子网与60Ghz定向业务子网分离，并且两者具有不同的覆盖范围、无线接入技术、基于协议和容量；其中，前述2.4Ghz/5Ghz全向控制子网包括：一个接入点和若干用户，前述接入点和用户均具备智能天线，前述智能天线为具有波束成型能力的天线阵列，并且前述天线阵列能够形成特定的天线波束，前述特定的天线波束为能够实现定向发送和接收的天线波束。

前述的控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，其特征在于，前述2.4Ghz/5Ghz全向控制子网基于IEEE802.11n协议，控制信息在2.4Ghz/5Ghz频段传输，接入点通过全向天线发送控制帧实现控制子网的全向覆盖。

前述的控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，其特征在于，前述60Ghz定向业务子网基于IEEE802.11ad协议，业务在60Ghz频段传输，接入点和用户通过定向天线发送业务帧实现业务的定向覆盖。

前述的控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，其特征在于，前述2.4Ghz/5Ghz全向控制子网的控制帧传输具有长期性全局性，用于负责网络的管理与控制，帧的长度为14-500bytes，传输速率为1-100Mbps。

前述的控制信息与业务分离的分层异构毫米波无线局域网架构，其特征在于，前述60Ghz定向业务子网的业务帧传输具有突发性局部性，用于承载高速率高质量业务，帧的长度为1000-7959bytes，传输速率为693-6757Mbps。