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无线网络的服务质量

来源:控制工程网2015.10.11阅读 3677

  在一个带宽足够、运行正常的网络上,音频或者视频数据的最大延迟不能超过150毫秒,这样才能保证传输质量。端到端的仲裁过程可以超过300毫秒。因为价值越高的数据对于传输延迟的容忍度越低,在网络上传送音频和视频数据就变成了一项挑战。因此,人们就需要视频和音频数据设置优先级的方法,以解决延迟的问题,提供良好的服务质量(QoS)。
  一个例子就是增强数据通道访问(EDCA),这是分布式协同功能(DCF)的一种强化www.cechina.cn,由IEEE 802.11e所定义。无线多媒体(WMM)是一项Wi-Fi联盟认证的标准,由IEEE 802.11e进行了补充,需要所有的QoS站支持EDCA。
  EDCA和DCF运行的基本原则是一样的CONTROL ENGINEERING China版权所有,都是试图对介质进行控制。EDCA改进流程的方式,是对传输进行优先级排序,使用4个连接类别(AC)并将优先级标签分配在帧头,从而决定该帧传输服务的等级。
  这4个连接类别按照优先级由高到低的排列顺序依次是:1)AC_VO:视频,最高优先级;允许多个并行视频在IP(VoIP)呼叫上进行传输,延迟最小;2)AC_VI:视频;在其他数据传输之前支持优先的视频传播;3)AC_BE:最佳实践;支持对于延迟不敏感的非QoS传输和数据;4)AC_BK:背景,低优先级;诸如打印或者文件转换这类的传输。
  对于每一个连接类别控制工程网版权所有,EDCA都使用一种特殊的方法为其争取传输机会(TXOP)。这种方法称为强化分布式通道连接功能,它改变了DCF中使用的多个竞争协议。帧间隙(IFS)是另外一种替代协议。
  我们使用的并不是DCF帧间隙(DIFS),而是仲裁帧间隙(AIFS)。与DIFS不同,AIFS并不是一系列持续时间(DIFS=SIFS+2个时隙间隔)。AIFS是由时隙间隔的优先级加上SIFS决定。根据优先级不同,AIFS时隙也不尽相同。优先级更高的传输使用时隙间隔更短,使得AIFS的长度也更短。
  DCF和基于QoS的随机补偿定时方法的一个重要区别,就是DCF为所有的传输提供相同的连接,而EDCA为单一连接类别提供相同的连接。如果有两个站在同一类别中传输数据,那么它的运行就是和DCF一样的。如果传输是在不同的连接类别当中,EDCA竞争算法就会支持优先级更高的传输,保持服务的质量。
  IEEE 802.11e引入了模块确认的概念。要记住每一个单播帧都必须得到确认,才能保证没有错误的传输。工作站必须在每次传输之后等待接收每一个确认的帧www.cechina.cn,这就在WLAN中加入了大量的过载和拥堵现象。在802.11n里面,模块确认是必须的工作,这就允许工作站传输大量的帧,而不等待逐个确认。
  帧的持续称为“分帧”或者“无竞争帧”,使用简化的IFS而不是SIFS,可以进一步为大规模传输强化输出能力。帧聚集也可以用来强化传输。帧累加在一起,或者在传输之前在数据连接层连接在一起,就是所谓的帧聚集。模块确认可以用来确认聚集的帧传输。
  最终,TXOP允许工作站在一些周期内保持对介质的控制,这些周期应该是没有竞争存在的。成功获取介质的工作站称为TXOP持有者,可以在TXOP期间不受约束地连接介质。一个TXOP间隔是32纳秒,而每个连接类别都可以针对不同的TXOP限制进行配置。这些限制指的是当需要介质的时候,每个连接类别允许的最大时间。
  应该注意的是,尽管TXOP是一系列持续时间,传输站并没有被要求用数据填补这些时间。TXOP是一个没有竞争的区间,其他的站也不允许介质竞争。在TXOP过期之后,介质又重新像所有的站开放竞争。优先排序允许通道保留CONTROL ENGINEERING China版权所有,强化了价值更高的信息传输,同时减少甚至消除了冲突和数据崩溃的现象。(作者:Daniel E. Capano)
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