Планирование QoS в сети 802.11

Стандарт WLAN [1] IEEE 802.11 поддерживает низкоскоростные приложения и обеспечивает наиболее эффективную услугу на уровне MAC. Широкое использование мультимедийного содержимого в реальном времени наряду с развертыванием важных приложений, зависящих от времени, обусловило необходимость обеспечения поддержки QoS в сетях 802,11. Для достижения этой цели IEEE 802,11 TGe представили QoS в качестве части поправок IEEE 802 .11e к спецификации 802,11 IEEE. Обеспечивая поддержку QoS, Слой IEEE 802.11 отдает приоритет прикладным данным и выделяет больше ресурсов высокоприоритетному трафику по сравнению с низкоприоритетным трафиком.

Симулируйте сеть QoS

Этот пример моделирует сеть WLAN с пятью узлами, как показано на этом рисунке. Эти узлы реализуют чувствительный к несущей множественный доступ с предотвращением коллизий (CSMA/CA) с физическим восприятием несущей и виртуальным восприятием несущей. Измерение физической несущей использует механизм оценки четкого канала (CCA), чтобы определить, занята ли среда перед передачей. В то время как виртуальное измерение несущей использует рукопожатие RTS/CTS, чтобы предотвратить проблему скрытого узла.

Каждый узел может быть одновременно сконфигурирован с этими четырьмя типами трафика приложения:

AC, присутствующий на слое MAC, определяет тип и приоритет трафика приложения.

Слой реализует алгоритм EDCA для доступа к каналу для передачи. Параметры конфликта EDCA спроектированы таким образом, что высокоприоритетный трафик получает больше возможностей передачи, чем низкоприоритетный трафик. По умолчанию строение присваивает приоритеты трафику приложения в таком порядке: Фон, Лучшие усилия, Видео и Голос. Однако даже после использования этих параметров конфликта существует вероятность того, что более одного AC получит возможность передачи в то же время, что приведет к внутреннему столкновению. Если происходит внутреннее столкновение:

Этот пример отличается от примера MAC 802.11 и измерения пропускной способности приложения как несколько приложений на прикладном слое, чтобы генерировать различные типы трафика.

Моделирование Строения

Размер пакета приложения можно настроить с помощью следующих шагов:

Дополнительные опции строения см. в разделах 802.11 MAC и измерение пропускной способности приложения. Чтобы добавить дополнительные узлы в сети, скопируйте и вставьте любой существующий узел в сети.

Результаты симуляции

Этот пример генерирует аналогичные результаты, которые получаются в MAC 802.11 и измерении пропускной способности приложения. Эти результаты включают:

Визуализация во время выполнения, показывающая время, потраченное на конкуренцию, передачу и прием канала для каждого узла. Этот график показывает изменения состояния MAC относительно времени симуляции.

Во время симуляции необязательный график визуализации во время выполнения отображает количество систем координат, поставленных в очередь в очереди MAC для выбранного узла. Можно наблюдать состояние выполнения буферов передачи MAC слоя с помощью кнопки 'Наблюдать длины очереди MAC' в вышеописанной визуализации.

Штриховой график, показывающий метрики для каждого узла, такие как количество переданных, принятых и отброшенных пакетов в слоях PHY и MAC. Этот график показывает статистику сети в конце симуляции.

Файл MAT 'statistics.mat' хранит подробную статистику для каждого слоя и узла в сети. Поскольку этот пример имеет несколько приложений, MAC- слоя передает пакеты данных от различных AC. Можно наблюдать количество передач от каждого AC в столбцах 'MACAC0DataTx', 'MACAC1DataTx', 'MACAC2DataTx' и 'MACAC3DataTx' в statistics.m. В данной симуляции количество передач на AC прямо пропорционально приоритету AC.

В дополнение к вышеприведенным результатам в этом примере показаны задержки MAC всех AC для выбранного узла на графике, а также создается файл MAT 'macLatenciesLog.mat'. Этот файл содержит информацию о каждом MAC- системы координат, таком как:

Эта информация используется для вычисления задержек MAC на пакет. Здесь задержка MAC является временной задержкой между пакетом, поступающим в MAC с прикладного слоя, и его удалением из MAC. Пакет очищается от MAC в следующих сценариях:

Голосовой трафик имеет наивысший приоритет и, следовательно, несет самую низкую задержку. В то время как самый низкий приоритет фонового трафика приводит к самой высокой задержке.

Дальнейшие исследования

Опции строения:

В этой модели можно сконфигурировать параметры MAC-конфликта для каждого AC. Параметры конфликта для каждого AC хранятся в macConfiguration.mat как структура, содержащая три поля, а именно aifsn, cwMin и cwMax. Вы можете изменить приоритет AC (Best-each/Background/Video/Voice), изменив эти параметры конфликта. Вы можете наблюдать это, включив несколько приложений в узле и изменив параметры конфликта трафика. Чтобы изменить параметры конфликта, используйте этот код:

% Change the contention parameters for Background traffic
backgroundContentionParams.cwMin = 15; % CW minimum
backgroundContentionParams.cwMax = 1023; % CW maximum
backgroundContentionParams.aifsn = 7; % AIFSN slots

% Change the contention parameters for Best-effort traffic
bestEffortContentionParams.cwMin = 15; % CW minimum
bestEffortContentionParams.cwMax = 1023; % CW maximum
bestEffortContentionParams.aifsn = 3; % AIFSN slots

% Change the contention parameters for Video traffic
videoContentionParams.cwMin = 7; % CW minimum
videoContentionParams.cwMax = 15; % CW maximum
videoContentionParams.aifsn = 2; % AIFSN slots

% Change the contention parameters for Voice traffic
voiceContentionParams.cwMin = 3; % CW minimum
voiceContentionParams.cwMax = 7; % CW maximum
voiceContentionParams.aifsn = 2; % AIFSN slots

% Save updated contention parameters to 'macConfiguration.mat'
save('macConfiguration.mat', 'backgroundContentionParams', 'bestEffortContentionParams', 'videoContentionParams', 'voiceContentionParams');

Похожие примеры

Для дальнейшего изучения см. следующие примеры:

Этот пример позволяет вам сконфигурировать и симулировать планирование трафика MAC QoS в сети 802.11 с помощью модели Simulink для анализа задержек MAC в каждом AC. В этой модели параметры конкуренции MAC для каждого AC могут быть сконфигурированы, чтобы изменить приоритет трафика приложения на уровне MAC. В этом примере делается вывод, что речевой трафик, который имеет самый высокий приоритет, несет самую низкую задержку. В то время как фоновый трафик, который имеет самый низкий приоритет, приводит к самой высокой задержке.

Приложение

Вспомогательные функции и объекты, используемые в этом примере:

Ссылки