Data packet controller for high performance radio LAN

Abstract

AB3:Tavalliset langattomat lähiverkot ovat nykyisin yleisesti käytössä yhdistämässä henkilökohtaisia tietokoneita toisiinsa ja palvelimiin. Kannettavien tietokoneiden esiinmarssi on tuonut markkinoille langattomia verkkoadaptereita, jotka ovat kuitenkin olleet standardoinnin puutteellisuuden vuoksi keskenään yhteensopimattomia. Myöskin tosiseikka, että langattomat tietoverkot ovat aina langallisia verkkoja hitaampia ja epäluotettavampia on hidastanut langattomien verkkojen yleistymistä. -Eurooppalainen tietoliikenteen standardointijärjestö ETSI on kehittämässä standardia nopeille radiolähiverkoille, HIPERLAN:eille, jotka toimivat 5.2GHz taajuusalueella. Standardisoinnin tarkoituksena on kehittää nopea ja joustava langaton lähiverkko lyhyille etäisyyksille nopeudeltaan 23 megabittiä sekunnissa. Verkon tulisi pystyä täyttämään multimedian kapasiteetille asettamat vaatimukset, kuitenkin samalla sallien asemien liikuttelu. Lisäksi verkon tulisi toimia ilman käyttäjän ylläpitoa, verkkosovittimien keskenään automaattisesti huolehtiessa verkon hallinnasta. Standardi tukee sekä tavallista pakettikytkentäistä asynkronista liikennettä, että aikakriittistä liikennettä, jollaista muodostuu esimerkiksi siirrettäessä liikkuvaa kuvaa tai puhetta. -Diplomityö keskittyy datapakettikontrollerin suunnitteluun HIPERLAN verkkoon. Datapakettikontrolleri on verkkosovittimen osa, joka ohjaa datapakettien virtaa toisaalta isäntätietokoneen ja sovittimen välillä, sekä myös sovittimen ja radiomodeemin välillä. Kontrollerin tehtävänä on myös huolehtia verkon hallinnasta ja radiomodeemin ohjauksesta. Korkea datanopeus tekee suunnittelusta haastavan. Tavanomaiset ratkaisut, jotka ovat tuttuja hitaammista järjestelmistä, eivät sovellu joko niiden vaatiman suuren prosessoritehon tai niiden aiheuttamien liian pitkien viiveiden takia. Työssä tutkitaan mahdollisia vaihtoehtoja järjestelmän arkkitehtuuriksi, jonka jälkeen esitetään HIPERLAN:lle optimoitu ratkaisu ottaen huomioon käytännön toteutuksen asettamat rajoitukset. Toteutettu järjestelmä kuvataan tila- ja ajoituskaavioiden avulla seikkaperäisesti. -Työssä esitetään myös mikrokontrollerijärjestelmien ja PCMCIA-väyläliityntöjen suunnittelun perusperiaatteet. PCMCIA-väyläliityntä on yleisesti kannettavissa tietokoneissa käytetty luottokorttikokoisten lisälaitteiden liityntästandardi. Lisäksi käsitellään nopeiden digitaalilaitteiden piirilevysuunnittelussa huomioon otettavia seikkoja, kuten siirtolinjat ja niiden päättäminen. -Lopuksi tutkitaan toteutetun arkkitehtuurin etuja ja pullonkauloja, joiden pohjalta esitetään ehdotus uudeksi, seuraavan järjestelmäsukupolven laitteeksi, jossa parannetaan suorituskykyä käyttäen halvempia komponentteja ja ratkaisuja. Uutta järjestelmää tutkitaan integroitavuuden kannalta ja esitetään arvio kokonaisporttimäärästä.

Wired local area networks have been used for connecting personal desktop computers for a long time. Growth of the laptop computer market has given rise to the market of wireless data communications equipment. Despite the IEEE802.11 standard covering wireless LANs with data rates up to 2Mbits/s, the LAN adapters offered by different manufacturers have most often been uncompatible with each other. Also the fact that wireless LANs cannot surpass the wired network in terms of bandwidth has affected the popularity. -European Telecommunications Standards Institute is developing a standard for High Performance Radio Local Area Networks, HIPERLANs, operating around 5.2 GHz radio band. The objective of the standardisation work is to develop flexible, high-bandwidth short-range wireless network with capacity of up to 23 Mbits/s offering performance needed for multimedia applications, while allowing slow mobility. The standard supports both traditional asynchronous and time-bounded communication needed in multimedia and telephony applications. In this thesis, an overview of HIPERLAN is given. -The thesis concentrates on the implementation of data packet controller for the HIPERLAN. Data packet controller interfaces between the host computer and HIPERLAN radio module and controls the flow and storage of packets. High bit rate of the system makes the datapath optimisation problematic. Ordinary architectures have problems with speed and delay requirements. Alternatives for the architecture are described and a datapath optimised for HIPERLAN is presented. Designing with microcontroller systems and PCMCIA interface together with basics of digital circuit board design are discussed. Drawbacks and highligths of the selected architecture are discussed and. based on this, a greatly improved architecture is developed.