Планирование QoS в 802.11 сетях

Стандарт IEEE 802.11 WLAN [1] поддерживает приложения низкого процента и предоставляет обслуживание по принципу максимальных усилий на слое MAC. Широкое использование мультимедийного контента в реальном времени наряду с развертыванием чувствительных ко времени важных приложений создало потребность оказать поддержку QoS в 802,11 сетях. Чтобы достигнуть этого, IEEE 802.11 TGe ввел QoS как часть поправок IEEE 802.11e к спецификации IEEE 802.11. Путем оказания поддержки QoS слой IEEE 802.11 MAC приоритизирует данные приложения и выделяет больше ресурсов высокоприоритетному трафику по сравнению с низкоприоритетным трафиком.

Симулируйте сеть QoS

Этот пример демонстрирует сеть WLAN с пятью узлами как показано в этом рисунке. Эти узлы реализуют обнаружение несущей, к которому несколько получают доступ с предотвращением столкновения (CSMA/CA) с физическим и виртуальным обнаружением несущей с обнаружением несущей. Физическая несущая, распознающаяся, использует механизм ясной оценки канала (CCA), чтобы определить, занят ли носитель перед передачей. Принимая во внимание, что, виртуальная несущая, распознающаяся, использует квитирование RTS/CTS, чтобы предотвратить скрытую проблему узла.

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

AC, существующий на слое MAC, идентифицирует тип и приоритет трафика приложения.

Слой MAC реализует алгоритм EDCA, чтобы получить доступ к каналу для передачи. Состязательные параметры EDCA спроектированы таким образом, что высокоприоритетный трафик получает больше возможностей передачи, чем низкоприоритетный трафик. Настройка по умолчанию присваивает приоритеты трафику приложения в этом порядке: Фон, Максимальные усилия, Видео и Речь. Однако даже после использования этих состязательных параметров, существует шанс, что больше чем один AC получает возможность передачи, одновременно приводящую к внутреннему столкновению. Если внутреннее столкновение происходит:

Этот пример отличается от 802,11 MAC и примера Измерения Пропускной способности Приложения как несколько приложений на прикладном уровне, чтобы сгенерировать различные типы трафика.

Настройка модели

Можно сконфигурировать пакетный размер приложения с помощью этих шагов:

Для большего количества параметров конфигурации отошлите 802,11 MAC и Измерение Пропускной способности Приложения. Чтобы добавить дополнительные узлы в сети, скопируйте и вставьте любой существующий узел в сеть.

Результаты симуляции

Этот пример генерирует подобные результаты, которые получены в 802,11 MAC и Измерении Пропускной способности Приложения. Эти результаты включают:

Визуализация во время выполнения, показывающая время, проведенное на конкуренции канала, передаче и приеме для каждого узла. Этот график показывает изменения состояния MAC относительно времени симуляции.

Во время симуляции дополнительный график визуализации во время выполнения отображает количество кадров, поставленное в очередь в очередях передачи MAC для выбранного узла. Можно наблюдать состояние во время выполнения буферов передачи слоя MAC с помощью кнопки 'Observe MAC queue lengths' в вышеупомянутой визуализации.

Столбчатый график, показывающий метрики для каждого узла, такие как количество переданных, полученных, и пропущенных пакетов на слоях PHY и MAC. Этот график показывает сетевую статистику в конце симуляции.

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

В дополнение к вышеупомянутым результатам этот пример показывает задержки MAC всего ACS для выбранного узла в графике и также создает файл MAT 'macLatenciesLog.mat'. Этот файл содержит информацию о каждой системе координат MAC, такой как:

Эта информация используется, чтобы вычислить задержки MAC на пакет. Здесь, задержка MAC является задержкой между пакетом, прибывающим в MAC от прикладного уровня и этим очищаемый от MAC. Пакет очищен от MAC в этих сценариях:

Речевой трафик имеет самый высокий приоритет и следовательно подвергается самой низкой задержке. Принимая во внимание, что, самый низкий приоритет фонового трафика приводит к самой высокой задержке.

Дальнейшее исследование

Параметры конфигурации:

В этой модели можно сконфигурировать параметры конкуренции MAC для каждого AC. Состязательные параметры для каждого AC хранятся в 'macConfiguration.mat' как структура, содержащая три поля а именно, aifsn, cwMin и cwMax. Можно изменить приоритет AC (Максимальные усилия/Фон/Видео/Речь) путем изменения этих состязательных параметров. Можно наблюдать это путем включения нескольких приложений в узле и изменения состязательных параметров трафика. Чтобы изменить состязательные параметры, 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');

Связанные примеры

Отошлите эти примеры для дальнейшего исследования:

Этот пример позволяет вам сконфигурировать и симулировать планирование трафика MAC QoS в 802,11 сетях 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 слое MAC. Этот пример приходит к заключению, что речевой трафик, который имеет самый высокий приоритет, подвергается самой низкой задержке. Принимая во внимание, что, фоновый трафик, который имеет самые низкие приоритетные результаты в самой высокой задержке.

Приложение

Помощник функционирует, и объекты, используемые в этом примере:

Ссылки