802.11ax前瞻8:802.11ax帧聚合增强功能

序言

帧聚合(Frame Aggregation)是802.11中为了提升传输效率的一种方式,自802.11n开始被引入,本文介绍一下802.11ax中对帧聚合的进一步使用。本文参考自:802.11ax Frame Aggregation Enhancements。

802.11ax帧聚合增强功能

802.11n和802.11ac的主要目标是提高物理层传输速率和吞吐量。在802.11n/ac中,帧聚合(Frame Aggregation)是一个提高空口效率的关键技术。帧聚合是将多个无线帧组合成单个更长的无线帧传输,然后一次进行传输。在MAC层的竞争开销不变的情况下(由于用一个帧代替多个帧,所以只有一次竞争开销),增加了传输的内容,导致减少额外的空口时间。

为了理解帧聚合技术,我们首先要知道两个概念:MSDU和MPDU。SDU和PDU是两个基本单元,M代表MAC层。在802.11中,MAC服务数据单元(MAC Service Data Unit , MSDU)是802.11数据帧的第3-7层有效载荷(即Payload),MSDU仅仅是Payload部分,没有Header。 802.11 MAC协议数据单元(MAC Protocol Data Unit ,MPDU)本质是除了Payload以外,还包含了MAC层的数据包头部,即MDPU包含了MAC层头部以及MSDU。

802.11n defined two methods of frame aggregation. The first method of frame aggregation known asAggregate MAC Service Data Unit (A-MSDU)aggregates multiple MSDUs into a single frame transmission. As shown in Figure 1, the second method known asAggregate MAC Protocol Data Unit (A-MPDU)aggregates multiple frames into a single transmission followed by a Block Acknowledgement.

802.11n定义了两种帧聚合方法:

  • 针对MSDU的帧聚合(A-MSDU),将多个MSDU组合成一个数据帧,共享一个MAC头部
  • 针对MPDU的帧聚合(A-MPDU),将多个MPDU组合,其结构如下图所示
    802.11ax前瞻8:802.11ax帧聚合增强功能_第1张图片

当节点接收到聚合帧后,采用块ACK(Block ACK)的形式进行反馈。
在实际场景中,A-MPDU最为常用。因为其采用Block ACK,重传开销较少。因此,在802.11ac中,仅仅定义了A-MPDU(即没有定义A-MSDU了)。802.11ac的数据帧仅仅采用A-MPDU进行聚合传输。所有的802.11ac数据帧都是采用A-MPDU的形式传输的。尽管802.11ac传输采用A-MPDU,但是需要被指出的是A-MSDU可以和A-MPDU一起使用,一个A-MPDU的Payload部分可以携带A-MSDU,这样两者就是结合使用了。

802.11ax在物理层定义了多种增强功能,比如引入OFDMA提高效率。另外,实际上在MAC层上还存在一种有效增强效率的机制,即帧聚合技术的改进。

在802.11ax之前,A-MPDU中每个MPDU必须都具有相同的802.11e QoS接入类别,也就是所有的MPDU都要是同一个优先级的流量。比如高优先级的MPDU(比如语音)不能和其他相对低优先级(比如Best Effort或Video)的MPDU组成聚合帧进行传输。 802.11ax引入多流量标识符(Multi-Traffic Identifier,Multi-TID)的A-MPDU,其允许来自相同或不同QoS接入类别流量进行聚合,其通过流量标识符(TID)进行识别。通过组合不同QoS流量类别的MPDU,其能更有效的让802.11ax终端进行聚合传输,减少竞争开销,提高吞吐量,最终提高整体网络效率。

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