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802.11n
无线帧聚合介绍
目录
1<
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、引言·
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2
、
802.11n MAC
帧格式·
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3
、
802
.11n
帧聚合概述·
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4
、
A-MSDU
聚合简介·
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5
、
A-MPDU
聚合简介·
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、
Block Ack
块确认·
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7
、
802.11n
帧聚合的意义·
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1
、引言
1
997
年
6
月，美国电气电子工程师协
会（
Institute of Electrical and
Electronics
Engineers,IEEE
）制
定了全球第一个无线局域网标准
IEEE 802.11
。其后
IEEE
又相继推出了
IEEE
802.11b
、
IEEE
802.11a
、
IEEE
802.11g
等标准。随着
Internet
业务的高速增长，实时业
务和多媒体应用的不断增加，对网络的带宽、
QoS
可扩展性也提出了更高要求。为了解决
上述问题，下一代无线局域网
IEEE 802.11n
应运而生。
2003
年，
IEEE
启动
802.1
1n
标准的制订工作
,
此后很多厂家
都参与到其中
,
逐渐形成了全
球信道
效率联盟
(WWiSE)
和
TGn S
ynch
两大阵营
,
它们各自向
IEEE
提出了自己的标准。在
2005
年
10
月
,
两大阵营基于共同的利益达成和解
,
并
于
2007
年
2
< br>月发布了
802.11n
的
2.
0
草
案。
IEEE 802.11n
使无线通信的可靠性、速度与范围都得到了显著改进。
802.
11n
任务组的
速率指标是大于或等于
100Mb/s
，目前已经达到的速率是
150Mb/s,
甚至可以高达
300
Mb/s
和
600 Mb/s
。为了提
高
WLAN
的吞吐能力，
IEEE
802.11n
标准在物理层和
MAC
层都采用了多
种措施。
MAC
层采用
的帧聚合技术就是提高吞吐量的有效方法。
2
、
802.11n
MAC
帧格式
为了提升整个网络的吞吐量，
IEEE 802.11
系列标准使用了复杂的
MAC
协议，也使用了<
/p>
相当复杂的
MAC
帧。
< br>802.11n
标准是对
802.11
< br>标准的改进，其
MAC
帧通用格式如图所示：
如图
2.1
所示，在
802.11n
的协议当中
,MAC
Header
包含如下字段：
Frame Control
（帧控
制字段）
、
Duration/ID
（持续时间字段）
、
< br>Address1-Address4
（地址字段）
以及
可选的
Sequence
Control
（序列控制字段）
、
QoS Control(Qos
控制字段
)
和
HT
control(
高吞吐量控制字段
)
。
其中
QoS
控制字段为
802.11e
新增控制字段，
仅用于支持
QoS
数据的传输。
高吞吐量控制
( HT Cont
rol)
是
< br>802.11n
新增控制字段，仅用于支持
11n
模式下大吞吐量工作站之间的数据传输。
在
802.11n
的基本
MAC
协议中，为了确保各个站都能公平地取得媒质使用机会并尽量
避免冲突，
使用了一系列控制机制。
这些机制在
提高系统性能的同时也带来了固定开销，
而
这些开销则限制了系
统吞吐量的提高。一般来说，对于
MAC
层，这些固定开销包括
:MAC
头、各种类型
IFS
、
RTS/CTS
、
A
CK
、
Backoff
等。
3
、帧聚合概述
为了减少开销，
802.11n
提出帧汇聚技术。帧汇聚即把两个以上帧组合成一个帧进行传
输。从
而可以达到简化了帧的结构
,
去除了以往协议帧之间的帧间间隔
和竞争时间，从而提
高了
MAC
层的吞
吐量。
802.11n
提供两种帧汇聚方法：
MAC
服务数据单元（
MSDU
－
Mac Service
Data Units
）
汇聚及信息协议数据单元（
MPDU
－
Message Protocol
Data Unit
）汇聚。
因为多个帧以单个进行传输，
潜在冲突时间及回退时间大大减少。<
/p>
为了容纳这些大的汇
聚帧，
802.11
n
最大帧长度也从
4KB
提高到
64KB
。
在传输双方在协商是否使用到帧聚合的格式，
在管理帧中
Beacon
（信标）
、
Probe request
（探测请求）
、
< br>Probe response
（
探测响应）
、
Association request
（关
联请求）
、
Association response
（关联响应）中
HT
信息里的
A-MPDU
参数字段，用于告知对方本端设备可支持
802.11n
帧聚合传输。
Maximum Rx A-MPDU Size
：
指出站点可接收的最大长度的
A-mpdu
数据包
，
值可取
0~3
，
可接收最大
A
-mpdu
的长度为
Minimum MPDU Start
spacing
：指出站点可接收的在一个
A-mpdu
中相邻两个
mpdu
子帧发送的最小时间间<
/p>
隔，值可取
0~7
，含义如下所示。
在具体对帧聚合的两种聚合方式介绍之前，
通过下面的图示，
大家可大致了解帧聚合实
现的过程。
在进入
M
AC
处理过程之前，所有的报文都以
MSDU
< br>形式存在，经过
MAC
层处理之后，
MSDU
转换成
MPDU
。
A-MSDU
在进入
MAC
< br>层之前完成聚合，而
A-MPDU
在
MAC
层之
后完成聚合。
4
、
A-MSDU: MAC
服务数据单元（
MSDU
）汇聚
802.11
协议栈收集一定数量的上层
MSDU
报文，
先将其聚合，
再转
化为
802.11 MAC
帧，即为
MSDU
聚合。
A-MSDU
帧格式如下：
一个
A-
MSDU
由多个
A-MSDU
子帧所构
成，每个
A-MSDU
子帧包括
A-M
SDU
子帧
头、可变长度的
MSDU<
/p>
字段和
0-3
个字节的填充字段
Padding
。每个
A-MSDU
子帧（除了
最后一个）都被填充为
4
个字节的整数倍。最后一个
A-MSDU
子帧没有填
充字段。