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IEEE 802.11e：無線網(wǎng)絡的QoS標準

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無線網(wǎng)絡上的語音和多媒體應用使IEEE 802.11 MAC層標準有必要增加服務質(zhì)量(QoS)條款 。經(jīng)過若干年的工作之后，802.11標準委員會最近已經(jīng)完成了802.11e標準的制定工作 。802.11e是原來標準的擴展，增加了服務質(zhì)量的條款和一套提高性能的標準 。
增加的條款能夠讓網(wǎng)絡治理員設置網(wǎng)絡以便滿足應用程序的要求 。了解新的訪問方式和這些參數(shù)對網(wǎng)絡性能有什么影響對于確保網(wǎng)絡最佳性能是非常重要的 。
802.11中的接入方式
原來的802.11標準為無線網(wǎng)絡接入確定了兩種訪問方式:分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)方式和點協(xié)調(diào)功能(PCF)方式 。
DCF使用CSMA/CA(載波偵聽多點接入/沖突避免)協(xié)議 。一個站點等到檢測到無線媒介空閑的時候才開始發(fā)送信號 。與以太網(wǎng)不同，站點不能總是檢測到?jīng)_突，因此這個協(xié)議規(guī)定接收站要發(fā)送一個收到通知 。
當這個站點檢測到無線媒介空閑時，它將在“競爭窗”參數(shù)規(guī)定的范圍內(nèi)產(chǎn)生一個隨機的數(shù)字 。然后，這個站點開始從這個隨機數(shù)字向下計數(shù) 。當計數(shù)器達到零的時候，假如這個媒介仍然是空閑的，這個站點就開始發(fā)送信號 。
PCF定義一種輪詢協(xié)議 。它的應用一直不夠廣泛 。DCF或者PCF都不支持任何形式的數(shù)據(jù)優(yōu)先次序 。
802.11e標準中新的訪問方式:EDCA和HCCA
802.11e標準定義了混合協(xié)調(diào)功能(HCF) 。HCF以新的訪問方式取代了DCF和PCF，以便提供改善的訪問帶寬并且減少了高優(yōu)先等級通信的延遲 。這稱作“增強分布式協(xié)調(diào)訪問”(EDCA)的訪問方式擴展了DCF的功能，名為“混合控制信道訪問”(HCCA)的訪問方式擴展了PCF的功能 。
EDCA指定了四種訪問類型，每一種類型對應一類數(shù)據(jù) 。每一個訪問類別配置了四個參數(shù):CWmin--最小競爭窗口;CWmax--最大競爭窗口;TXOP--發(fā)送機會限制;AIFS--仲裁幀間間隔 。
為每一類數(shù)據(jù)設置這些參數(shù)能夠讓網(wǎng)絡治理員根據(jù)應用程序組合和通信量調(diào)整網(wǎng)絡 。
在DCF應用中，一個擁有待發(fā)送數(shù)據(jù)的站點要等到媒體空閑時才能發(fā)送 。但是，采用802.11e標準，這個站點等待額外的時間段 。額外時間段的長度根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)類型而定 。為這種數(shù)據(jù)訪問類設置的AIFS值定義額外等待時間段 。
對于語音訪問類的數(shù)據(jù)，AIFS值應該設置的小一些;對于電子郵件和FTP類的數(shù)據(jù)，AIFS值應該設置的大一些 。語音要求延遲時間短 。小的AIFS值意味著語音數(shù)據(jù)能夠比不太敏感的通信更快地開始下一個階段的網(wǎng)絡競爭 。
經(jīng)過AIFS時間段之后，這個站點生成一個在CWmin和CWmax之間的隨機數(shù)字 。高優(yōu)先等級的訪問類應該設置低的CWmin和低的CWmax 。
AIFS、CWmin和CWmax應該結(jié)合在一起進行設置 。這樣，高優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)在大多數(shù)情況下都可以獲得訪問網(wǎng)絡的權限 。為高優(yōu)先等級數(shù)據(jù)設置的AIFS值與CWmax值相加的和應該大于為低優(yōu)先等級數(shù)據(jù)設置的AIFS值與CWmin值相加的和，這樣，低優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)就不會完全被封鎖 。
用于一個訪問類的TXOP定義一次發(fā)送的最大長度 。假如要發(fā)送的數(shù)據(jù)太大不能在TXOP限制內(nèi)發(fā)送，這個站點就把這個數(shù)據(jù)分多次發(fā)送 。
對于語音數(shù)據(jù)的TXOP限制很小，因為語音數(shù)據(jù)包很短 。對于FTP、電子郵件和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)來說，應該設置較大的TXOP限制，這樣，當發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，就不需要把數(shù)據(jù)分多次發(fā)送了 。
接入點能夠通過使用傳輸規(guī)范(TSPECs)控制網(wǎng)絡工作量 。一個接入點能夠要求每一個站點為每一個訪問類發(fā)送一個傳輸規(guī)范請求 。這個請求將具體說明這個站點為每一個訪問類申請的數(shù)據(jù)量以及可以承受多長時間的延遲 。假如一個接入點計算它從各個站點收到的請求超過了網(wǎng)絡的容量，它將拒絕這些請求 。假如一個申請遭到拒絕，提出申請的站點就不再發(fā)送那種訪問類的數(shù)據(jù)，并且必須把這種訪問類的數(shù)據(jù)結(jié)合到優(yōu)先等級低的數(shù)據(jù)中 。

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