无线通信中的服务质量

本系列的最后三个部分讨论了获取无线介质的控制以传输数据的基本方法。然而，我们只是在抽象意义上考虑数据的传输。如果我们需要通过网络传输语音和视频数据怎么办?这种类型的高值数据非常不能容忍传输中的延迟。端到端的仲裁过程可以超过300ms。在一个正常运行且带宽充足的网络上，语音或视频的最大延迟不应超过150毫秒，以确保高质量的传输。需要对语音和视频数据进行优先级排序，以解决延迟问题并提供良好的服务质量(QoS)。

在上一节中，我们简要地介绍了增强数据通道访问(EDCA)的概念，它是对分布式协调函数(DCF)的增强，由IEEE 802.11e定义。无线多媒体(WMM)是反映IEEE 802.11e修正案的Wi-Fi联盟认证标准，要求所有QoS站都支持EDCA。

EDCA以与DCF相同的基本方式操作，试图获得对介质的控制。EDCA通过在帧报头中分配优先级标记(确定传输该帧的服务类别)来使用四个访问类别(AC)对流量进行优先级，从而改进了这一过程。四个ac按优先级由高到低依次为:

• AC_VO:语音，优先级最高;支持多路并发VoIP (voice over IP)呼叫，时延最低
• AC_VI:视频;支持视频流量优先于其他数据流量
• AC_BE:尽力;支持非qos流量和对延迟不敏感的数据
• AC_BK:后台，最低优先级;打印作业或文件传输等流量。

对于每个AC，使用特定的EDCA方法来争夺一个传输机会(TXOP)。这种方法称为增强型分布式通道访问函数(EDCAF)，它改变了DCF中使用的几个争用协议。帧间距(IFS)是另一种改进的协议。

使用仲裁帧间距(AIFS)代替DCF帧间距(DIFS)。与DIFS不同，AIFS不是一个固定的持续时间(DIFS = SIFS + 2插槽时间)。AIFS由插槽时间的优先级+ SIFS决定。AIFS插槽时间根据优先级而变化;高优先级流量使用更少的插槽时间，使AIFS的长度更短。每个AC使用不同的插槽次数:AC_VO和AC_VI使用两次插槽次数，AC_BE使用三次插槽次数，AC_BK使用七次插槽次数。显然，具有最高优先级的AC有最好的机会获得介质。

类似地，随机回退定时器和由此产生的争用窗口(CW)也依赖于AC优先级级别。无论流量类型如何，DCF CW都在0 ~ 1023个槽位时间范围内变化，EDCA CW也会变化。AC_VO CW在3-7之间，AC_VI是7-15,AC_BE和AC_BK都是15-1023。

DCF与基于QoS的随机回退定时器的一个重要区别是DCF对所有流量都是平等的访问，而EDCA对单个AC的所有流量都是平等的访问。当两个站在同一个AC中传输数据时，操作与DCF相同。但是，如果流量在不同的ac之间混合，那么EDCA争用算法将支持更高优先级的流量并保持服务质量。

IEEE 802.11e引入了块确认的概念。回想一下，必须确认每个单播帧以确保无错误传输。基站必须在每次传输后等待接收单独的确认帧，这一过程会给WLAN增加大量开销和拥塞。在802.11n中，块确认是强制性的。这使得电台无需等待个别的确认就可以传输大量的帧。

这个帧序列被称为“帧突发”或“无争用突发(CFB)”，并使用减少的IFS (RIFS)而不是SIFS来进一步提高大传输的吞吐量。帧聚合也用于改善传输;帧在传输之前在数据链层聚合或链接在一起(不使用IFS)。块确认用于确认聚合的帧传输。

最后，TXOP允许一个电台在一段无争用的时间内保留对媒体的控制。成功获得介质的站点称为TXOP持有者，在TXOP期间可以不受限制地访问介质。TXOP间隔为32µs，每个AC配置为不同的TXOP限制;此限制是获取介质时每个AC允许的最大时间。对于AC_VO，默认值是47个间隔，或1504µs。下表详细列出了可用的TXOP限制值(以微秒为单位):

访问类	DSSS	OFDM
AC_VO	102 (3264)	47 (1504)
AC_VI	188 (6016)	94 (3008)
AC_BE	0	0
AC_BK	0	0

AC_BE和AC_BK默认为0，因为根据定义，这些优先级级别的流量不是QoS流量。应该注意的是，虽然TXOP是一个设定的持续时间，但发射站不需要用数据填充该持续时间。TXOP是一个无争用的时段，在此期间其他电台不允许有中等争用。当TXOP到期时，介质将开放给所有人使用。优先级允许保留通道，以增强更高价值信息的传输，同时减少或消除冲突和数据损坏。

- Daniel E. Capano，康涅狄格州斯坦福德多元化技术服务公司的所有者和总裁，是认证无线网络管理员(CWNA)。可以在……找到他dcapano@sbcglobal.net．由CFE媒体制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

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