WLAN QoS技術介紹


WLAN QoS

WLAN QoS簡介

802.11網絡提供了基於競爭的無線接入服務,但是不同的應用需求對於網絡的要求是不同的,而原始的網絡不能為不同的應用提供不同質量的接入服務,所以已經不能滿足實際應用的需要。

IEEE 802.11e為基於802.11協議的WLAN體係添加了QoS特性,這個協議的標準化時間很長,在這個過程中,Wi-Fi組織為了保證不同WLAN廠商提供QoS的設備之間可以互通,定義了WMMWi-Fi MultimediaWi-Fi多媒體)標準。WMM標準使WLAN網絡具備了提供QoS服務的能力。

WMM協議

802.11協議中DCFDistributed Coordination Function,分布式協調功能)規定了AP和客戶端使用CSMA/CACarrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,載波監聽/衝突避免)的接入方式。在占用信道發送數據前,AP或客戶端會監聽信道。當信道空閑時間大於或等於規定的空閑等待時間,AP或客戶端在競爭窗口範圍內隨機選擇退避時間進行退避。最先結束退避的設備競爭到信道。在802.11協議中,由於所有設備的空閑等待時間、競爭窗口都相同,所以整個網絡設備的信道競爭機會相同。

1. EDCA參數

WMM協議通過對802.11協議的增強,改變了整個網絡完全公平的競爭方式,將BSSBasic Service Set,基本服務集)內的數據報文分為4AC,高優先級的AC占用信道的機會大於低優先級的AC,從而使不同的AC能獲得不同級別的服務。

WMM協議對每個AC定義了一套信道競爭EDCA參數,EDCA參數的含義如下所示。

l              AIFSNArbitration Inter Frame Spacing Number,仲裁幀間隙數),在802.11協議中,空閑等待時長(DIFS)為固定值,而WMM針對不同AC可以配置不同的空閑等待時長,AIFSN數值越大,用戶的空閑等待時間越長,為1AIFS時間段;

l              ECWminExponent form of CWmin,最小競爭窗口指數形式)和ECWmaxExponent form of CWmax,最大競爭窗口指數形式)決定了平均退避時間值,這兩個數值越大,用戶的平均退避時間越長,為1Backoff slots時間段;

l              TXOPLimitTransmission Opportunity Limit,傳輸機會限製),用戶一次競爭成功後,可占用信道的最大時長。這個數值越大,用戶一次能占用信道的時長越大,如果是0,則每次占用信道後隻能發送一個報文。

圖1 WMM對每個AC賦予不同的信道競爭參數

2. CAC準入策略

CAC的基本原理是客戶端隻有獲得AP的批準,才能以高優先級的AC發送數據,否則隻能使用低優先級的AC,保證了已經獲得批準的客戶端能夠獲得需要的帶寬。這裏將各種傳輸報文分為兩類:實時業務流(需要CAC控製的流,包括AC-VOAC-VI)和普通數據流(不需要CAC控製的流,包括AC-BEAC-BK)。

如果客戶端需要使用高優先級的AC,則需要進行請求,AP按照如下介紹的算法,計算是否允許客戶端使用,並將結果回應給客戶端。

l              基於信道利用率的準入策略:計算1秒內所有已接入的高優先級AC占用信道的時間,以及請求以高優先級接入的AC占用信道的時間,二者相加,如果小於或等於用戶配置的最大信道占用時間,則允許該流以請求的優先級接入。否則,拒絕請求。

l              基於用戶數量的準入策略:如果高優先級AC中客戶端數量加上請求接入的客戶端,小於或等於用戶配置的該高優先級AC的最大用戶數,則允許該流的請求。否則,拒絕請求。如果一個客戶端同時接入AC-VOAC-VI優先級業務流,接入客戶端的個數按1計算。

3. U-APSD節能模式

U-APSD是對原有節能模式的改進。客戶端在關聯時可以指定某些AC具有觸發屬性,某些AC具有發送屬性,以及觸發後最多允許發送的數據報文數量。觸發和發送屬性還可以在通過連接準入控製創建流的時候進行更改。客戶端休眠後,發往客戶端的屬於具有發送屬性AC的數據報文將被緩存在發送緩存隊列中,客戶端需要發送屬於具有觸發屬性AC的報文以獲取發送緩存隊列中的報文。AP收到觸發報文後,按照接入時確定的發送報文數量,發送屬於發送隊列的報文。沒有發送屬性的AC仍然使用802.11定義的傳統方式存儲和傳送。

4. SVP服務

SVP服務是實現對IP頭中Protocol ID119SVP報文的處理功能,將其放入指定的AC隊列中。由於SVP規定SVP報文不需要進行隨機退避,所以當對應AC隊列中隻有SVP報文時,可以將ECWminECWmax均設置為0

5. ACK策略

協議規定ACK策略有兩種:Normal ACKNo ACK

l              No ACKNo Acknowledgment)策略,是針對通信質量較好,幹擾較小的情況下,在無線報文交互過程中,不使用ACK報文進行接收確認的一種策略。No ACK策略能有效提高傳輸效率,但在不使用ACK確認的情況下,如果通信質量較差,即使接收端沒有收到發送包,發送端也不會重發,所以會造成丟包率增大的問題。

l              Normal ACK策略是指對於每個發送的單播報文,接收者在成功接收到發送報文後,都要發送ACK進行確認。

 

 

附件下載

聯係我們