AP如何通过IEEE802.11ac中的RTS/CTS获取信道?

网络工程 无线的 IEEE-802.11
2021-07-26 16:37:47

在这个 IEEE 80211ac MU-MIMO 规范中有一件我不明白的事情,它涉及接入点在向站点发送多个帧之前可以通过 RTS/CTS 机制安全获取信道的方式。

示例网络

考虑以下处于基础结构模式的 IEEE 80211ac 无线网络:

在此处输入图片说明

现在,AP 想要发送数据,它将使用 MU-MIMO 来发送 2 个数据包:

  • 一到STA1
  • 一到STA2

获取渠道

AP 应该获取信道,那么它是如何做到的?

选项1

RTS/CTS 基础:

  1. AP 向 STA1 发送 RTS
  2. STA2 将听到 RTS 并保持安静
  3. STA1 发送 CTS。

看起来不错,但问题是没有人通知 STA2 范围内的站点,这些站点可能会开始发送内容,而 STA2 应该侦听传入帧。

选项 2

发送全局 RTS?每个人都用 CTS 回应?看起来很奇怪,因为 AP 需要按顺序轮询 CTS 响应,就像处理 ACK 帧一样......

这很令人困惑。你能解释一下AP是如何获取频道的吗?

1个回答

我将在这里尝试回答,但这是一个困难的主题。

首先,我认为我们应该注意 802.11ac 流量不一定在 MU-MIMO 中,正如您的标题所暗示的那样。今天,这项技术仍在 WiFi 联盟进行测试,并且没有实现它的客户端设备此外,在 802.11ac 中,MU-MIMO 仅用于下行链路上下文,因此它实际上被称为 DL-MU-MIMO。

信道探测和波束成形

AP 以与 SU-MIMO 中相同的方式探测信道,使用空数据包探测 PPDU(简称 NDP)。

正如IEEE Std 802.11ac-2013, 22.3.11所说,AP 使用 DL-MU-MIMO 波束成形来使用相同时空流的不同子集执行传输:

使用 SU-MIMO 波束成形,发送信号中的所有空时流都旨在在单个 STA 处接收。

使用 DL-MU-MIMO 波束成形,不相交的空时流子集旨在用于不同 STA 的接收。

与 SU-MIMO 波束成形一样,DL-MU-MIMO 波束成形使用由发送到波束成形器(通常是 AP)的波束成形反馈矩阵确定的导向矩阵。反馈矩阵包括使用波束形成器先前传输的“训练符号”的信道的局部测量。波束成形器以压缩状态将其发送到波束成形器,波束成形器通过向下一个波束成形器发送“波束成形报告轮询”来继续该过程。

802.11ac:生存指南,Matthew S.Gast,O'Reilly 编辑。

然后,引导矩阵以抑制参与波束成形者之间串扰的方式提供用于创建时空流的信息。并且波束成形器在收到的每个 NDP 探测 PPDU 上重新创建其反馈矩阵。

一旦完成:

AP 最多可以创建四个 A-MPDU,每个携带 MPDU,目的地是关联的具有 MU 功能的 STA。然后,AP 在单独的空时流中同时传输 A-MPDU,使得每个接收方 STA 能够解调携带其 A-MPDU 的空时流。

渠道获取

MU-MIMO 和 RTS/CTS 之间没有关系。通道的获取方式相同。

理论上,AP 使用争用窗口,如果它失败并导致重试,它使用 RTS/CTS 来保护信道传输,以确保这次传输所有帧。在实际环境中,实现取决于芯片组并且可能与理论不同。

不管您的问题是什么,RTS/CTS 都与站无关。当 AP 想要在其整个 80MHz 信道上传输一个帧时,它会在所有四个 20MHz 信道上发送一个 Non-HT(即 802.11a)复制的 RTS 帧,表明它想要获取整个信道。然后,RTS 的接收器(信道中的每个 STA)进行自己的空闲信道评估,并为每个空闲信道发送 CTS 帧。然后 AP 能够根据结果做出决定。

802.11ac:生存指南,Matthew S.Gast,O'Reilly 编辑。

在我们的上下文中,这意味着两个站点都将发送 CTS 帧。然后,将使用常规动态带宽过程来确定可用的最佳带宽。如果其中一个站不能发送任何 CTS 帧(在 4 个 20MHz 信道中的任何一个),例如因为整个 80MHz 带宽上的一些干扰,AP 将推迟其传输,直到信道新空闲(或者它可能会改变信道如果实施实时自动信道选择机制,则允许进行传输)。最后,动态带宽过程将通过考虑接收到的所有 CTS 帧来选择最佳带宽,但传输决策仍然取决于实现。

最后一点:就您的网络而言,使用 DL-MU-MIMO 几乎毫无意义,因为您的站点几乎超出范围。MU-MIMO 最好用于低范围,最终是中范围。

资料来源:

  • IEEE 标准 802.11ac-2013

  • 图片和一些句子直接取自802.11ac: A Survival Guide, Matthew S.Gast, O'Reilly ed。. 我邀请您购买它,因为它确实比了解 .11ac 工作原理的标准更好。