IEEE 802.11e：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的QoS標(biāo)準(zhǔn)

2019-11-05 02:19:18

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供稿：網(wǎng)友

　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的語(yǔ)音和多媒體應(yīng)用使IEEE 802.11 MAC層標(biāo)準(zhǔn)有必要增加服務(wù)質(zhì)量(QoS)條款。經(jīng)過(guò)若干年的工作之后，802.11標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)最近已經(jīng)完成了802.11e標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。802.11e是原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，增加了服務(wù)質(zhì)量的條款和一套提高性能的標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　增加的條款能夠讓網(wǎng)絡(luò)治理員設(shè)置網(wǎng)絡(luò)以便滿足應(yīng)用程序的要求。了解新的訪問(wèn)方式和這些參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有什么影響對(duì)于確保網(wǎng)絡(luò)最佳性能是非常重要的。
　　
　　802.11中的接入方式
　　
　　原來(lái)的802.11標(biāo)準(zhǔn)為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入確定了兩種訪問(wèn)方式:分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)方式和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF)方式。
　　
　　DCF使用CSMA/CA(載波偵聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突避免)協(xié)議。一個(gè)站點(diǎn)等到檢測(cè)到無(wú)線媒介空閑的時(shí)候才開(kāi)始發(fā)送信號(hào)。與以太網(wǎng)不同，站點(diǎn)不能總是檢測(cè)到?jīng)_突，因此這個(gè)協(xié)議規(guī)定接收站要發(fā)送一個(gè)收到通知。
　　
　　當(dāng)這個(gè)站點(diǎn)檢測(cè)到無(wú)線媒介空閑時(shí)，它將在“競(jìng)爭(zhēng)窗”參數(shù)規(guī)定的范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的數(shù)字。然后，這個(gè)站點(diǎn)開(kāi)始從這個(gè)隨機(jī)數(shù)字向下計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到零的時(shí)候，假如這個(gè)媒介仍然是空閑的，這個(gè)站點(diǎn)就開(kāi)始發(fā)送信號(hào)。
　　
　　PCF定義一種輪詢協(xié)議。它的應(yīng)用一直不夠廣泛。DCF或者PCF都不支持任何形式的數(shù)據(jù)優(yōu)先次序。
　　
　　802.11e標(biāo)準(zhǔn)中新的訪問(wèn)方式:EDCA和HCCA
　　
　　802.11e標(biāo)準(zhǔn)定義了混合協(xié)調(diào)功能(HCF)。HCF以新的訪問(wèn)方式取代了DCF和PCF，以便提供改善的訪問(wèn)帶寬并且減少了高優(yōu)先等級(jí)通信的延遲。這稱作“增強(qiáng)分布式協(xié)調(diào)訪問(wèn)”(EDCA)的訪問(wèn)方式擴(kuò)展了DCF的功能，名為“混合控制信道訪問(wèn)”(HCCA)的訪問(wèn)方式擴(kuò)展了PCF的功能。
　　
　　EDCA指定了四種訪問(wèn)類型，每一種類型對(duì)應(yīng)一類數(shù)據(jù)。每一個(gè)訪問(wèn)類別配置了四個(gè)參數(shù):CWmin--最小競(jìng)爭(zhēng)窗口;CWmax--最大競(jìng)爭(zhēng)窗口;TXOP--發(fā)送機(jī)會(huì)限制;AIFS--仲裁幀間間隔。
　　
　　為每一類數(shù)據(jù)設(shè)置這些參數(shù)能夠讓網(wǎng)絡(luò)治理員根據(jù)應(yīng)用程序組合和通信量調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　在DCF應(yīng)用中，一個(gè)擁有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)要等到媒體空閑時(shí)才能發(fā)送。但是，采用802.11e標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)站點(diǎn)等待額外的時(shí)間段。額外時(shí)間段的長(zhǎng)度根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)類型而定。為這種數(shù)據(jù)訪問(wèn)類設(shè)置的AIFS值定義額外等待時(shí)間段。
　　
　　對(duì)于語(yǔ)音訪問(wèn)類的數(shù)據(jù)，AIFS值應(yīng)該設(shè)置的小一些;對(duì)于電子郵件和FTP類的數(shù)據(jù)，AIFS值應(yīng)該設(shè)置的大一些。語(yǔ)音要求延遲時(shí)間短。小的AIFS值意味著語(yǔ)音數(shù)據(jù)能夠比不太敏感的通信更快地開(kāi)始下一個(gè)階段的網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)。
　　
　　經(jīng)過(guò)AIFS時(shí)間段之后，這個(gè)站點(diǎn)生成一個(gè)在CWmin和CWmax之間的隨機(jī)數(shù)字。高優(yōu)先等級(jí)的訪問(wèn)類應(yīng)該設(shè)置低的CWmin和低的CWmax。
　　
　　AIFS、CWmin和CWmax應(yīng)該結(jié)合在一起進(jìn)行設(shè)置。這樣，高優(yōu)先等級(jí)的數(shù)據(jù)在大多數(shù)情況下都可以獲得訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限。為高優(yōu)先等級(jí)數(shù)據(jù)設(shè)置的AIFS值與CWmax值相加的和應(yīng)該大于為低優(yōu)先等級(jí)數(shù)據(jù)設(shè)置的AIFS值與CWmin值相加的和，這樣，低優(yōu)先等級(jí)的數(shù)據(jù)就不會(huì)完全被封鎖。
　　
　　用于一個(gè)訪問(wèn)類的TXOP定義一次發(fā)送的最大長(zhǎng)度。假如要發(fā)送的數(shù)據(jù)太大不能在TXOP限制內(nèi)發(fā)送，這個(gè)站點(diǎn)就把這個(gè)數(shù)據(jù)分多次發(fā)送。
　　
　　對(duì)于語(yǔ)音數(shù)據(jù)的TXOP限制很小，因?yàn)檎Z(yǔ)音數(shù)據(jù)包很短。對(duì)于FTP、電子郵件和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該設(shè)置較大的TXOP限制，這樣，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，就不需要把數(shù)據(jù)分多次發(fā)送了。
　　
　　接入點(diǎn)能夠通過(guò)使用傳輸規(guī)范(TSPECs)控制網(wǎng)絡(luò)工作量。一個(gè)接入點(diǎn)能夠要求每一個(gè)站點(diǎn)為每一個(gè)訪問(wèn)類發(fā)送一個(gè)傳輸規(guī)范請(qǐng)求。這個(gè)請(qǐng)求將具體說(shuō)明這個(gè)站點(diǎn)為每一個(gè)訪問(wèn)類申請(qǐng)的數(shù)據(jù)量以及可以承受多長(zhǎng)時(shí)間的延遲。假如一個(gè)接入點(diǎn)計(jì)算它從各個(gè)站點(diǎn)收到的請(qǐng)求超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)的容量，它將拒絕這些請(qǐng)求。假如一個(gè)申請(qǐng)?jiān)獾骄芙^，提出申請(qǐng)的站點(diǎn)就不再發(fā)送那種訪問(wèn)類的數(shù)據(jù)，并且必須把這種訪問(wèn)類的數(shù)據(jù)結(jié)合到優(yōu)先等級(jí)低的數(shù)據(jù)中。
　　
　　同PCF一樣，HCCA是一種輪詢協(xié)議。當(dāng)使用時(shí)，它總是能夠獲得訪問(wèn)媒體的權(quán)限，因?yàn)樗却臅r(shí)間比任何EDCA用戶最短的AIFS時(shí)間還要短。HCCA能夠?yàn)槊恳粋€(gè)應(yīng)用配置單獨(dú)的服務(wù)質(zhì)量設(shè)置。位于接入點(diǎn)中的混合協(xié)調(diào)器(HC)輪流查詢單個(gè)的站點(diǎn)，并且根據(jù)已經(jīng)配置的具體的服務(wù)質(zhì)量設(shè)置批準(zhǔn)訪問(wèn)媒體的權(quán)限。這里沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)，因此，高優(yōu)先等級(jí)數(shù)據(jù)的延遲不會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)通信的增加而遭到損失。
　　
　　IEEE 802.11e標(biāo)準(zhǔn)提供了目前語(yǔ)音和多媒體等應(yīng)用需要的服務(wù)質(zhì)量和增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)性能。隨著新的應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和使用IEEE 802.11e標(biāo)準(zhǔn)獲得了經(jīng)驗(yàn)，毫無(wú)疑問(wèn)將需要進(jìn)一步的研究和擴(kuò)展這個(gè)協(xié)議。

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