IEEE 802.11ax OBSS основанная на PD пространственная операция повторного использования

В плотных сетевых сценариях, состоящих из устаревших устройств IEEE® 802.11, несколько APS, действуют в той же частоте из-за ограниченного спектра. Это привело к неэффективной перегрузке сети порождения парадигмы и замедлению. Кроме того, устаревшие устройства не могли эффективно связаться друг с другом, чтобы максимизировать ресурсы канала. Чтобы решить эту проблему, Поправка [1] IEEE® P802.11ax™/D4.1 ввела основанную на PD операцию SR OBSS, чтобы оптимизировать эффективное повторное использование спектра частоты в плотных сетевых сценариях. Чтобы достигнуть этого, число параллельных передач, которые могли потенциально улучшать производительность сети BSSs, действующего в той же частоте, увеличено. Чтобы увеличить число параллельных передач, ясная оценка/обнаружение несущей канала (CCA/CS), порог для обнаруженных передач OBSS настроен к новому значению под названием порог PD OBSS. Порог PD OBSS выше затем порог CCA/CS по умолчанию. Этот рисунок иллюстрирует операцию SR в OBSS. Сетевая топология состоит из двух BSSs, каждый содержащий AP и STA.

Порог CCA/CS по умолчанию (обозначенный синими пунктирными линиями) не включает одновременные передачи между AP1 и AP2. В этом случае передача в BSS-2 должна быть задержана, если устройства в BSS-1 занимают канал для передачи. Однако путем оптимального выбора значения порога PD OBSS (обозначенный красными пунктирными линиями), оба APS могут одновременно передать к их соответствующему STAs. Эта операция SR, когда используется с методом окраски BSS улучшает использование канала и дает лучшую пропускную способность.

Окраска BSS

Операция SR использует идентификатор цвета BSS, чтобы позволить 802.11ax устройства различать различный BSSs, когда другие устройства передают на том же канале. Цвет BSS является числовым идентификатором BSS, имеющего значение в области значений [1, 63]. Информация о цвете BSS присутствует в 6-битном поле цвета BSS в HE SIG-A, который присутствует в преамбуле 802.11ax физический уровень (PHY) заголовок. Если цвет системы координат соответствует с цветом BSS, это - передача внутри-BSS, когда устройство передачи принадлежит тому же BSS как приемник. Если обнаруженная система координат имеет различный цвет BSS от своего собственного, система координат является системой координат меж-BSS. 802.11ax AP может изменить свой цвет BSS, если он обнаруживает OBSS использование того же цвета. Эта блок-схема показывает процедуру окраски BSS.

При обнаружении передачи 802.11ax устройство дифференцируется между intra и системами координат меж-BSS путем осмотра поля цвета BSS. Для систем координат внутри-BSS 802.11ax устройства используют порог PD по умолчанию-82 dBm. Для систем координат меж-BSS более агрессивные пороговые значения PD применяются, чтобы увеличить число параллельных передач.

Это - вариант развития событий возможного применения SR с окраской BSS.

Жилой сценарий Рассматривает 2D настеленную пол жилую квартиру.

Каждый пол содержит два BSSs, и каждый BSS состоит из AP и STA. В этом сценарии SR с BSS, окрашивающим, улучшил бы совокупную пропускную способность сети и пропускную способность на BSS. Этот пример модели и симулирует этот сценарий варианта использования.

Модель 802.11ax Жилой сценарий с окраской BSS

Этот пример демонстрирует коммуникацию в 802.11ax сеть с четырьмя BSSs, содержащими один AP и одну станцию на BSS. Эти станции реализуют обнаружение несущей, к которому несколько получают доступ с предотвращением столкновения (CSMA/CA) с физическим и виртуальным обнаружением несущей с обнаружением несущей. Физический поставщик услуг, распознающийся, использует ясный механизм CCA, чтобы определить, занят ли носитель перед передачей. Принимая во внимание, что, виртуальный поставщик услуг, распознающийся, использует квитирование RTS/CTS, чтобы предотвратить скрытую проблему узла. Все узлы реализуют виртуального поставщика услуг, обнаруживающего использование двойных сетевых векторов выделения (NAVs) (NAV Intra и Основной NAV) заданный в Поправке [1] IEEE® P802.11ax™/D4.1.

Настройка узла

Задайте узел как AP или STA через NodeType параметр маски. Чтобы сконфигурировать узел как STA, необходимо задать имя узла AP, сопоставленного с ним через AP Name параметр. Все узлы, сконфигурированные как STA с тем же AP Name принадлежите одному BSS.

В блоке Application Traffic Generator, Destination Name параметр AP всегда конфигурируется к узлам STA того же BSS. Принимая во внимание, что, Destination Name параметр узла STA всегда конфигурируется к тому же значению AP Name параметр.

Чтобы просмотреть компоненты узла WLAN, смотрите 802.11ax Симуляция Уровня системы с примером Абстракции Физического уровня.

Настройка MAC

Реализуйте эти шаги, чтобы сконфигурировать узлы, чтобы выполнить операцию SR.

Результаты симуляций

Запустите симуляцию, чтобы визуализировать параллельные передачи и получить агрегированную пропускную способность для BSS.

В этом графике отображение узлов к BSS как показано:

Заметьте, что узлы передают кадры одновременно. Таким образом операция SR включает одновременную передачу данных, приводящих к эффективному использованию канала.

Этот график показывает на агрегированную пропускную способность BSS сети.

Можно анализировать удар варьирования пороговых значений PD OBSS на агрегированной сетевой пропускной способности путем выполнения симуляций, детализированных в следующих разделах.

В каждом BSS задайте STA и AP с AP, служащим его соответствующему STA. Чтобы включить STA как передатчики, установите App State из блока Application Traffic Generator к 'On'. Для каждого BSS сконфигурируйте AP и STA со значениями, показанными в этой таблице.

Варьируйтесь OBSS PD Threshold как-82,-72,-68,-65,-62, для каждой симуляции. В конце каждой запущенной симуляции полученное значение пропускной способности получено из statistics.mat файл. Постройте удар предлагаемой загрузки и порога PD OBSS на сетевой пропускной способности.

Этот код строит удар предлагаемой загрузки и порога PD OBSS в среднем сетевая пропускная способность, когда AP передает к его соответствующему STA.

% Offered load (Mbps)
offeredLoad = [40 64 88 112 126 160];

% Throughput results for OBSS PD threshold -82 dBm at varying offered loads (Mbps)
throughput1 = [1.7640 1.7152 1.8524 1.8536 1.8020 1.8320];

% Throughput results for OBSS PD threshold -72 dBm at varying offered loads (Mbps)
throughput2 = [2.5900 2.3392 2.4860 2.4416 2.4820 2.5360];

% Throughput results for OBSS PD threshold -68 dBm at varying offered loads (Mbps)
throughput3 = [3.0040 2.9632 2.9964 2.8112 2.9036 3.0480];

% Throughput results for OBSS PD threshold -65 dBm at varying offered loads (Mbps)
throughput4 = [3.0400 3.2672 3.4012 3.2984 3.3388 3.4320];

% Throughput results for OBSS PD threshold -62 dBm at varying offered loads (Mbps)
throughput5 = [2.8780 2.9952 3.0140 3.3320 3.2708 3.2720];

% Get screen resolution
resolution = get(0, 'screensize');
screenWidth = resolution(3);
screenHeight = resolution(4);
figureWidth = screenWidth*0.7;
figureHeight = screenHeight*0.7;

% Create figure
figure('Position', [screenWidth*0.2, screenHeight*0.1, figureWidth, figureHeight])

% Retain plot
hold on

% Plot throughput obtained with OBSS PD threshold set to -82 dBm at varying
% offered loads (Mbps) and retain plot
plot(offeredLoad, throughput1,'-o')
hold on

% Plot throughput obtained with OBSS PD threshold set to -72 dBm at varying
% offered loads (Mbps) and retain plot
plot(offeredLoad, throughput2,'-x')
hold on

% Plot throughput obtained with OBSS PD threshold set to -68 dBm at varying
% offered loads (Mbps) and retain plot
plot(offeredLoad, throughput3,'-+')
hold on

% Plot throughput obtained with OBSS PD threshold set to -65 dBm at varying
% offered loads (Mbps) and retain plot
plot(offeredLoad, throughput4,'-s')
hold on

% Plot throughput obtained with OBSS PD threshold set to -62 dBm at varying
% offered loads (Mbps)
plot(offeredLoad, throughput5,'-d')
grid on

% Add X-lable, Y-lable, and legend
xlabel('Offered load (Mbps)')
ylabel('Throughput (Mbps)')
legend('No Spatial Reuse', 'Spatial Reuse OBSS PD -72 dBm', ...
    'Spatial Reuse OBSS PD -68 dBm', 'Spatial Reuse OBSS PD -65 dBm', ...
    'Spatial Reuse OBSS PD -62 dBm', 'Location', 'northeastoutside');

% Add title
title('Impact of offered load and OBSS PD threshold on the network throughput')

Заметьте, что сетевая пропускная способность выше, когда операция SR включена. Кроме того, пропускная способность увеличивается с увеличением порога PD OBSS.

Варьируйтесь порог PD OBSS как-82,-77,-72,-67, и-62 dBm и постройте удар на пропускную способность каждого BSS.

numOBSSPDValues = 5;

OBSSPDValues = {'-82', '-77', '-72', '-67', '-62'};

% Initial SR statistics
throughput = zeros(numOBSSPDValues, 1);

% Throughput results for BSS1 (Mbps)
throughputWithOutSpatialBSS1 = [2.1216 4.5696 4.5696 4.7328 3.318];

% Throughput results for BSS2 (Mbps)
throughputWithSpatialReuseBSS2 = [1.9040 1.0336 1.7952 1.1686 2.448];

% Throughput results for BSS3 (Mbps)
throughputWithSpatialReuseBSS3 = [2.0672 2.0128 1.1088 2.23 3.590];

% Throughput results for BSS4 (Mbps)
throughputWithSpatialReuseBSS4 = [1.1152 2.3120 4.1616 4.706 3.726];

% Create a plot matrix with different statistics.
PlotMatrix = [throughputWithOutSpatialBSS1' throughputWithSpatialReuseBSS2'...
    throughputWithSpatialReuseBSS3' throughputWithSpatialReuseBSS4'];

nextBarOffset = 1;

% Set colors for the bars
colors = [ 0.9294    0.6941    0.1255;
    0.4941    0.1843    0.5569;
    0.4667    0.6745    0.1882;
    0.3020    0.7451    0.9333;
    0.6353    0.0784    0.1843;];

% Get screen resolution
resolution = get(0, 'screensize');
screenWidth = resolution(3);
screenHeight = resolution(4);
figureWidth = screenWidth*0.7;
figureHeight = screenHeight*0.7;

% Create figure
figure('Name', 'MultiNode 802.11 Network (PHY and MAC) Statistics', ...
    'Position', [screenWidth*0.2, screenHeight*0.1, figureWidth, figureHeight]);

% Set figure axis.
figAxis = gca;
hold on

% Plot using the plot matrix created
for i = 1: 5
    bar(nextBarOffset, PlotMatrix(i,1), 'FaceColor', colors(1, :))
    nextBarOffset = nextBarOffset+1;
    bar(nextBarOffset, PlotMatrix(i,2), 'FaceColor', colors(2, :))
    nextBarOffset = nextBarOffset+1;
    bar(nextBarOffset, PlotMatrix(i,3), 'FaceColor', colors(3, :))
    nextBarOffset = nextBarOffset+1;
    bar(nextBarOffset, PlotMatrix(i,4), 'FaceColor', colors(4, :))
    nextBarOffset = nextBarOffset+6;
end
lastBarOffset = nextBarOffset;

% Set legend to the plot
legend('BSS1', 'BSS2', ...
    'BSS3', 'BSS4', 'Location', 'northeastoutside');

% Name X-axis of the plot
xlabel('OBSS PD Threshold (dBm)')

% Name Y-axis of the plot
ylabel('Throughput (Mbps)')

% Gap between each tick on X-axis
tickInterval = (lastBarOffset-1)/numOBSSPDValues;

% Create ticks for X-axis
xticks(1:tickInterval:numOBSSPDValues*tickInterval)

% Add created tick labels to axis
figAxis.XTickLabel = OBSSPDValues;

% Add title
title('Impact of OBSS PD threshold on the throughput of each BSS')

Наблюдайте увеличение пропускной способности с SR по сравнению ни с каким SR (порог-82 dBm PD OBSS). Когда порог PD OBSS увеличивается, PHY отбрасывает больше систем координат, которые обнаруживаются как меж-BSS, позволяя STAs передать кадры одновременно. Следовательно, можно также видеть, что пропускная способность увеличивается с порогом PD OBSS.

Выполнение симуляции с помощью параметров конфигурации задало в предыдущей таблице:

Можно симулировать модель для нескольких запусков, чтобы визуализировать истинный удар пороговых значений PD OBSS на сетевой пропускной способности.

Этот пример позволяет вам демонстрировать жилой сценарий в сети IEEE 802.11ax мультиузла, чтобы изучить SR с окраской BSS. Пространственное повторное использование с поддержкой окраски BSS добавляется к библиотеке PHY и MAC blocks.The, модель использует постоянный алгоритм PD OBSS, чтобы выбрать порог OBSS PD. Результаты симуляции подтверждают это эффективность пропускной способности и увеличения КПД канала при помощи SR с окраской BSS.

Дальнейшее исследование

Этот пример использует постоянный алгоритм PD OBSS. Этот алгоритм решает, должно ли поступление система координат OBSS быть позволено для последующей обработки или отброшено на основе сконфигурированного значения PD OBSS. Можно изменить алгоритм PD OBSS путем обновления constantOBSSPDAlgorithm функции помощника, используемой EDCA MAC блокируйтесь существующий в слое MAC.

В этом примере настройка мульти-BSS возможна только, когда SR включен. Чтобы сравнить результаты сценария мульти-BSS с и без операции SR, сконфигурируйте то же значение для OBSS PD Threshold и ED Threshold параметры, чтобы симулировать операцию неSR, на самом деле не отключая Enable Spatial Reuse with BSS Color параметр.

Приложение

Пример использует этих помощников:

Ссылки