802.11s MAC

802.11s-Mac层学习笔记
EDCA(增强分布式信道访问)
1.优先级分配
优先级是整个EDCA机制的核心，在EDCA中802.11e的数据帧被分为了8个不同的优先级分别和802.11d中的多个优先级构成映射关系，并且这些优先级被分为四种业务，对应于四个访问类别(Access Catgeoyr，AC)。

语音业务：提供最小时延和抖动业务，如VOIP
视频业务：对带宽和抖动要求较高，时延要求较低的业务，如IPTV
最大努力业务:提供尽力而为的业务保证，适用于数字业务
背景业务 :用于传输无时延和吞吐量要求的业务
扩展MAC发送队列机制，有一条变成四条每条队列分别对应一个AC，通过为每条队列设置不同的信道竞争参数来体现其优先级。

QBSS内所有管理帧以最高优先级AC_VO发送。

2.AIFS
802.11e新定义的一种帧间隙AIFS ( Arbitration Inter Frame space)。

计算公式如下：
AIFS[ACn]=SIFS + aSlotTime *AIFSn[ACn]
AIFSn可以在QBSS建立后由QAP自行更改，并通过Beacon帧中的EDCA 信息字段向整个QBSS发布。

对于非AP的QSTA来说，AIFSn必须大于等于2，也就是说其AIFSn长度必须大于等于DFIS，对于QAP来说AIFSn必须大于等于1，也就是说AFIS大于等于PIFS。

在EDCA中，AIFS用于替代DCF下的DFIS，即QSAT发送数据前，必须确认信道已连续空闲AIFS[ACn]时间才可发送，在执行随机退避时，也必须等待对应的AIFS[ACn]之后才可以开始递减其退避计数器。

因此，通过为不同AC设置不同的AIFSn即可控制它们的信道接入成功率，AIFSn越小也就是AFIS越短的AC，信道接入成功率越高，而AIFSn越大也就是AFIS越长的AC信道接入成功率越低。

3.竞争窗口和随机退避
每个AC的队列都有其独立的CW、CWmin、CWmax和退避计数器
802.11 e网络中的QSTA在执行随机退避时，各个AC队列的退避计数器独立计数，相当于DCF中四个STA同时竞争信道。

如果出现多个AC同时退避完成竞争到信道的情况，则低优先级AC队列的帧会重新进行退避竞争信道，实际QSTA仅将最高优先级队列的帧发出。

图3.2说明了这种竞争退避方式。

信标与同步
在传统802.11 网络中，信标用于传播STA的同步时间信息，计时同步功能（TSF）提取同步时间信息并进行STA 间的时钟同步。

有基础设施网络中，AP 负责广播信标；在ad hoc网络中，所有节点都可以发送信标。

为了避免信标碰撞，802.11s 定义了mesh 信标冲突避免（MBCA）机制，原理是在给定时间周期内，指派某个MP 广播信标。

802.11s 中除了信标帧，探测响应帧中也可以携带同步信息。

与802.11 的TSF 不同的是，不是所有的MP 都需要同步，它们的信标间隔不必相同；不仅TSF 计时器而且时间偏移值也需要同步。

不需要同步的MP，保持一个TSF 计时器，当收到信标或探测响应时也不进行更新；对于需要同步的MP，保持一个mesh TSF 时间，mesh TSF 时间等于TSF 计时器和同步MP 中偏移值的总和。

由于使用了偏移值，同步MP 间的TSF 计时器可以不同。

Intra-Mesh 拥塞控制
802.11s 提出的可选的跳对跳mesh 域内（Inter-mesh）拥塞控制策略包括本地拥塞监测、拥塞控制信令和本地速率控制等三部分内容。

基本思想是MP 通过主动监测本地信道应用条件来及时发现拥塞；上一跳MP 收到“拥塞控制请求”后进行本地拥塞控制来缓解下游MP 的拥塞，同时向邻居MP 广播“邻居拥塞宣告”，从而使邻居MP 也进行拥塞控制。

本地拥塞监测策略包括比较发送数据包速率和收到需要转发数据包的速率，观察缓存区队列大小等等；本地速率控制机制包括根据拥塞程度不同动态地调整EDCA参数，对不同MAP 中的BSS设置不同的EDCA参数来控制本地速率。

802.11s 中还定义了在发生拥塞或信道使用不足的情况下目标速率的计算方法。

功率控制（可选）
传统802.11 的有基础设施网络由AP 对STA进行功率控制，STA由清醒（awake）状态进入瞌睡（doze）状态之前要求通知AP。

对于处在瞌睡状态的STA，AP 仅在发送业务指示信息（DTIM）期间广播（DTIM等于多个信标间隔）。

因此，STA需要周期性地醒来接收信标帧中的业务指示映射（MAP）从而了解AP 中是否缓存有需
要接收的业务。

如果存在，则STA发送一个功率节省轮询帧（PS-Poll）来请求AP 发送。

802.11s 标准进一步在MP 间定义功率节省（PS）机制，其中MAP 对关联STA 的功率控制遵循传统802.11。

MP 在Mesh DTIM期间向邻居广播，处于瞌睡状态的MP 此时醒来接收邻居MP 的广播信息。

对应于802.11，MP 至少要在宣告业务指示信息（ATIM）期间处于清醒状态。

此时，MP 在其信标帧的TIM信息元（IE）中指示缓存中是否有发送给某对等MP 的业务。

当然，MP 也可以在与对等MP 协商好的一个调度期间醒来。