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摘要:802.11n作为最新的无线局域网标准。其传输速率最高达到600Mbps,是802.11b的50倍,802.11g的10倍左右。同时802.11n的覆盖范围也更大。这些性能的提升与802.11n采用的许多先进技术有密切关系。通过对这些关键技术的分析研究,可以了解802.11n的基本原理,最后提出改进的措施。关键词:802.11n,MAC,块确认,帧聚合中图分类号:TP393.041引言自上世纪90年代无线计算机通信出现以来,无线局域网技术发展迅速。和传统有线网络比较,无线局域网具有安装方便,移动性高,维护容易等优点。从第一个无线通讯网络ALOHANET到采用OFDM+MIMO技术的802.11n标准无线网络,经过不断的改进。无线局域网的性能有了极大的提升。2009年9月11日:IEEE标准委员会终于批准通过802.11n成为正式标准,802.11n成为最新的无线局域网标准。其中采用了很多改善系统性能的新技术,比如物理层采用OFDM+MIMO系统,MAC层采用了聚合、分割、反向传输、块确认等等,这些都有助于提升网络的传输速率和信号质量,并且也使传输范围扩大[1][3]。本文关注于802.11n标准中MAC层的关键技术,分析其工作原理。2802.11nMAC层的主要关键技术无线局域网性能的改善,物理层所采取的一些相关技术至关重要,也不能够忽视了MAC层相关技术的增强对速率提高的影响。802.11n通过增加或者增强一系列的MAC的技术来实现网络性能的优化,这些改变的技术最主要是包含在以下几个方面,帧聚合(A-MSDU和A-MPDU、块确认机制(BlockAck、反向传输、空间多路节能、多轮询节能(PSMP等等[2][4]。2.1聚合帧在传统的IEEE802.11标准的WLAN中,MAC层从上层得到一个准备发送的MAC业务数据单元MSDU后,首先会为数据包加上MAC头和帧校验等附加信息,构成物理层汇聚协议((PLCP的物理层业务数据单元PSDU,再加上PLCP前导等信息得到物理层协议数据单元PPDU,从而形成一个传输帧,然后交由物理层进行发送。每一个传输帧都需要接收方回复一个确认ACK帧,每个传输帧附加的信息对应每个传输帧的ACK帧构成了传输中的协议负荷。从刚刚的分析中我们可以看出来这些额外开销主要包括MAC层开销和物理层的开销,MAC层的开销主要包括:MAC头,各类的IFS,RTS/CTS,ACK,Backoff等等,在物理层的开销主要包括:PLCP头和PLCP前导等等。802.1ln采用了帧聚合机制,多个MSDU聚合成为一个MAC协议数据单元MPDU,而多个MPDU又可以聚合成为一个PSDU。这样做可以使得对于几个接收地址相同的MAC帧来说,它们可以被封装成一个聚合帧,从而可以只是用一个帧头,这样可以减少每个传输帧中的附加信息,减少所需要的ACK帧数目,从而降低了协议负荷,可以提高网络吞吐量。802.11n协议给出的两种聚合方式:A-MSDU和A-MPDU[2]。A-MSDU的架构图:A-MPDU架构图:2.2块确认(BlockAck机制块确认,就是通过将一帧一确认的普通传输方式修改为连续传输多个帧然后一次确认多个帧的方式,来提高MAC层的传输效率。在传统的802.11网络中,为了保证传输的质量,一个数据帧会对应一个应答帧。在802.11n标准很好的借鉴了802.11e中的BlockACK机制。802.11n标准中的BlockACK有两类:N立即型BlockACK和N延迟型BlockACK。N立即型B10ckACK机制允许将MPDU进行批量传输,每两个MPDU之间有一个时间问隔,最后由接收方回复一个ACK对接收到的帧进行确认,而接收方所回复的ACK帧就称为BlockACK。每一个BlockACK中都有传输中每个MPDU相对应的比特域,里面含有该MPDU的接收信息[2]。块确认的传输示意图如下:2.3预约时间措施无线环境与有线环境不同,多于两个站点同时发送数据时信号可能发生碰撞而无法识别。频繁重传无疑会浪费通信资源并影响网络吞吐量,因此,在协议设计中会尽量避免传输冲突的发生。为了解决冲突问题,IEEE802.11使用NAV(网络分配矢量执行虚拟载波侦听功能。NAV是一个计时器,标志正在通信的站点需要持续占用介质的时间,其它站点通过“侦听”避免在这段时间内收发数据来减少冲突发生。IEEE802.1le进而提出TXOP(传输机会,即站点获得的收发数据权利持续时间。规定一个站点获得TXOP后,其它站点在此段时间内不进行数据传输。IEEE802.11n在此基础上提出了一些新的预约时间措施来避免冲突[1][2]。NAV是表示媒介空间剩余时间的值。每个STA的NAV都是从媒介传输的帧里取出时间长度值来保持最新值。STA则通过检查NAV决定是否发送。有可能NAV表示媒介忙,而物理载波检测却显示媒介空闲,这时STA不能发送。因此,NAV也被称为虚拟载波检测。通过物理载波检测和虚拟载波检测策略的结合,MAC得以实现CSMA/CA的碰撞避免机制。当一个站检测到正在信道中传送的MAC帧首部的“持续时间”字段时,就调整自己的网络分配向量NAV。NAV指出了必须经过多少时间才能完成这次传输,才能使信道转入到空闲状态。因此,信道处于忙态,或者是由于物理层的载波监听检测到信道忙,或者是由于MAC层的虚拟载波机制指出了信道忙。2.4反向传输与链路自适应反向传输是IEEE802.1ln提案提出的对普通传输方式的一种改进。在反向传输时,发起站点可以在序列交换过程中发送PPDU并从某单个站点(响应站点获得响应PPDU。这种传输方式使某个时间内正在占用信道的通信站点可以有帧就发,不用单方向传输结束后释放信道再重复进行竞争等一系列动作以传输另一方数据。宏观上看能进一步减少普通传输方式中的部分控制帧和响应帧,提高帧传输效率。反向传输机制允许包含数据帧的响应,响应帧可以包括一个或多个PPDU。如果发送方PPDU的RDG消息字段表明支持反向传输机制,则在最后一个PPDU发送完毕后,经过一个时间间隔,接收方即开始发送响应,响应的非末尾和末尾PPDU都会在相应消息字段作出标识。在此响应过程中,只有响应站点可以传输,包括发起站点在内的其它站点一概不收发数据。响应站点负责保证其PPDU和预期响应都包括在剩余的TXOP持续时间中。MIMO技术和OFDM技术的应用将信号空间扩展到三维:时域、频域和空域。对于一个MlMO-OFDM系统来说,MCS(编码调制方案的选择不单取决于时域,而且可以取决于频域和空域,比如在不同子载波和不同数据流上采用不同的MCS。在我们这里主要关注时域的MCS选择。在通信中,我们都希望在最短的时间内传输尽可能多的数据,但是数据传输的有效性与可靠性之间存在复杂的制约关系,而链路自适应就是解决这一问题的有效方法。当用户拥有较好的信道环境时,发送数据选择高阶调制方式和高编码速率的信道编码,此时抗干扰和纠错能力较差,但是能够提高链路的数据吞吐量;当用户处于较差的信道环境时(如处于深衰落、存在强噪声和干扰,则选取低阶调制和低编码速率的信道编码,此时链路的数据吞吐量较低,却具有较强的抗干扰和纠错能力,传输数据的可靠性提高,使重传次数减小,使吞吐量最大化。链路自适应方案是在一定的信道质量下,选择最佳物理层传输模式,以取得最大的系统吞吐量。它是链路可靠性与传输速率之间的一种折衷。我们的物理层仿真结果抽象均假定固定数据流数,调制和编码方式,获得的仿真数据对我们分析不同信道条件下各种模式的最优参数配置具有指导性。当系统实际运行中要获得最大吞吐量就要求系统能够根据每一时刻信道状况、收发设备的能力选择合适的发送模式以及最优的自适应调制与编码方式我们通过分析信道的各种统计特性及其对各种模式下系统性能的影响，可以提出各种参数配置准则。实际还要考虑到发送端获得完全的信道信息、部分信道信息或者仅由收端反馈建议参数配置的情况。因此必须根据系统可获得的各种信道信息提出相应的最优参数选取和自适应编码调制准则。802．11n中虽然给出了编码、调制的链路自适应机制，但是协议中并没有明确规定链路自适应算法，这要由具体厂商决定。3小结802.11n技术不但使传输速率得到了极大的提高，还大大提高了无线传输的稳定性，扩大了无线网络的覆盖范围。802．1ln标准的推出对于无线局域网市场产生了巨大的推动力，它有着其他WLAN不可比拟的传输速率、距离、安全性等优势。这些都与其采用一系列新的MAC层机制有着密不可分的关系，这些机制大大降低了网络传输的开销，提高网络传输的质量，提升了网络传输性能。无线局域网会朝着更安全、快速、方便、经济的方向发展。一辈子活得就是这一颗人心！但是善良，要有个度，因为总有人利用你的善良伤害你。人善，人欺，天不欺；人好，心好，有好报为人行善，你把善良给对了人，别人就会对你感恩；为人行善，你把善良给错了人，那么别人就会让你寒心。真心待人，你把心软给对了人，别人会感谢你情深意重；真心待人，你把心软给错了人，那就会让你痛心疾首。心软做人，你把宽容给对了人，别人会对你热忱款待；心软做人，你把宽容给错了人，别人就会让你窝心难受。人善，人欺，天不欺；人好，心好，有好报你做人谦让可以，但要看情况，如果遇到善解人意的人，那么就会各退一步；如果遇到得寸进尺的人，那么就会更近一步。你待人善良可以，但要看什么样的人，如果遇到有良心的人，他就会知恩图报；如果遇到没良心的人，他就会卸磨杀驴。人善，人欺，天不欺；人好，心好，有好报现实这么的残酷，别想拿什么装无辜。改变不了的事就别太在意，太在意只会让自己更伤心，留不住的人就试着学会放弃，强行留下，也是留下人，却留不住心，受了伤的心就尽力自愈，没有人会替你治疗，活在世上，除了生死，都是小事，别为难自己。04、淑女就是未进化的比卡丘。绅士就是披着羊毛的狼。想在朋友圈文雅地爆粗，这些句子最适合不过了05、世界上的脑残这么多，可是你却成了其中的佼佼者。06、谢你抢了我对象，让我知道他是人模狗样。07、生下来的人没有怕死的，怕死的都没生下来，所以谁都别装横！08、我的心就算是驴肝肺，也足以喂饱一条狗的胃了。想在朋友圈文雅地爆粗，这些句子最适合不过了09、勃起不是万能的，但不能勃起却是万万都不能的！10、过去一直喜欢她的胸怀宽广，其实那也无非是一片飞机场！11、长得真有创意，活得真有勇气！12、大哥，把你脸上的分辨率调低点好吗？想在朋友圈文雅地爆粗，这些句子最适合不过了13、谁骂我傻B我跟谁好，我就喜欢和2B交朋友。14、你若废我现在，我必废你将来。15、承诺，就像放屁，当时惊天动地，过后苍白无力。排在第一的是工作群，缓存1.1G这个群刚组建的时候，大家聊得很热乎。办公室里压抑的焦虑，都在这里得到了释放。可是自从有领导进群后，大家就开始有点忌惮，真正扯闲篇的越来越少。群里的内容，要么是组织活动时，大家言不由衷的狂欢；要么是领导发话的时候，大家无精打采的应付。其余时间，冷清僻静。群里真正占空间的都是同事们传的一些共享模板，集体活动照片和公司精神文件。虽然都是一些空而无用的东西，但在需要它们的时候，找起来很头疼。思考良久，觉得还是算了，有点危险，这个不能删。排在第二的是女朋友，缓存825M我是在一次聚会时要到她微信的。刚开始聊天的时候，我们都很谨慎，每一句话都是小心翼翼。由段子和查户口式的问答组成的聊天内容，记录了我们从开始到熟悉的全过程。从某一句话开始，我们聊得越来越投机，也悄然地走进了彼此的内心。一个深夜，我向她表白。过了许久，她答应了我。我现在还能想起那个激动得睡不着的夜晚。谈恋爱以来，我们几乎每天都有聊天。刚开始是从早聊到晚，彼此都充满了新鲜感。我们聊生活，聊工作，谈梦想，谈人生，忆童年，似乎总有聊不完的话题。后来我们住到了一起，每天都可以见面了，聊的内容精简到“回不回来吃饭”和“你死哪去了”.虽然我们现在聊天的话题越来越少，但是它像一本字典，记录着我们第一次聊天、第一次约会、第一次表白、第一次见父母、第一次吵架等的