802.11ax OFDMA

IEEE 802.11ax ввел значительные улучшения по существующему стандарту 802.11ac [2]. Одно из ключевых улучшений является OFDMA, который является расширением ортогонального мультиплексирования деления частоты (OFDM) цифровая технология модуляции в пользовательскую среду. Принцип OFDMA должен эффективно использовать доступное пространство частоты. OFDMA делит полосу пропускания канала в несколько взаимоисключающих поддиапазонов, названных RU. Путем разделения полосы пропускания канала многий пользователь может получить доступ к воздушному интерфейсу одновременно. В результате параллельные передачи маленьких систем координат ко многому пользователю возможны одновременно. Например, обычный канал на 20 МГц может быть разделен максимум в девяти подканалов. Впоследствии, с помощью OFDMA, 802.11ax AP может одновременно передать маленькие кадры к девять 802.11ax станции. Одновременная передача систем координат не только сокращает чрезмерные издержки в MAC, но также и минимизирует конкуренцию наверху. В OFDMA выделением RU полностью управляет AP. 802.11ax стандарт задает два типа передач OFDMA, а именно, передайте в нисходящем направлении (DL) и восходящий канал (UL) OFDMA.

Сравнение OFDM и OFDMA

Этот раздел иллюстрирует различие между OFDM и OFDMA. В этом рисунке 802.11n/ac/ax AP передает DL к 4 станциям OFDM независимо в зависимости от времени. Целая полоса пропускания канала используется для связи DL между AP и одной станцией OFDMA. То же самое сохраняется для любой восходящей передачи от одного 802.11n/ac/ax клиента к 802.11n/ac/ax AP.

Этот рисунок показывает, что, когда OFDMA используется, 802.11ax, AP делит полосу пропускания канала в RU для нескольких станций OFDMA на постоянной основе для одновременных передач DL. Путем разделения полосы пропускания канала OFDMA делает эффективное использование доступного спектра частоты, приводящего к уменьшаемой конкуренции MAC и преамбуле PHY наверху.

802.11ax AP может также скоординировать с 802.11ax станции OFDMA для одновременных восходящих передач.

Модель 802.11ax Сеть с OFDMA

Этот пример демонстрирует коммуникацию ДЛ ОФДМЫ в 802.11ax сеть с одним AP и четырьмя станциями. Эти станции линейно помещаются с AP, расположенным в запуске. Эти станции реализуют обнаружение несущей, к которому несколько получают доступ с предотвращением столкновения (CSMA/CA) с физическим обнаружением несущей. Физическая несущая, распознающаяся, использует механизм ясной оценки канала (CCA), чтобы определить, занят ли носитель перед передачей. Этим примером является улучшение по 802,11 MAC и примеру Измерения Пропускной способности Приложения. Улучшения связаны с добавлением 802.11ax поддержка DL OFDMA в MAC и библиотечных блоках PHY. Однако Node Position Allocator (NPA), Visualizer и Application Traffic Generator блоки эквивалентны в 802,11 MAC и примере Измерения Пропускной способности Приложения.

Компоненты узла WLAN показывают в этом рисунке. Информация получена путем стремления кнопки стрелки каждого узла на вышеупомянутом рисунке.

Конфигурация приложения

Этот пример использует те же блоки прикладного уровня (генератор трафика и приемник трафика), как используется в 802,11 MAC и примере Измерения Пропускной способности Приложения. Можно добавить или удалить любое количество блоков приложений с различными параметрами конфигурации как Packet Size, Packet Interval, Destination Name, и Access Category (AC). Несколько приложений с тем же AC могут быть включены одновременно с различным Destination Names. Чтобы добавить или удалить приложения, введите Applications блок подсистемы узла путем двойного щелчка по нему. Этот рисунок показывает приложения в Applications блок подсистемы.

Этот рисунок показывает параметры конфигурации для приложения. Дважды щелкните по Application Traffic Generator блокируйтесь, чтобы получить эти опции.

Настройка MAC

Ограничения модели с форматом HE-MU-OFDMA:

Когда PHY Tx Format HE-MU-OFDMA, Ack Policy, RTS Threshold, и Number of Transmit Chains опции отключены.

Результаты симуляции

Чтобы измерить сетевую пропускную способность, симуляции выполняются для этих двух сценариев:

Результаты пропускной способности, полученные посредством этих симуляций, построены в зависимости от количества станций DL и для OFDM (HE-SU) и для OFDMA (HE-MU-OFDMA) настройки.

Настройка симуляции

Создайте 802.11ax сеть с девятью станциями и одним AP. В AP добавьте девять Application Traffic Generator блоки, генерирующие данные к этим девяти станциям. Чтобы включить станции как передатчики, сконфигурируйте AppState из Application Traffic Generator блокируйтесь к На. Сконфигурируйте AP (AP)/станцию со значениями, показанными в этой таблице.

Симулируйте сеть для HE-SU и HE-MU-OFDMA форматы путем варьирования количества приложений включили как 1, 2, 4, 6, 8, и 9 для каждой симуляции. В конце каждой запущенной симуляции значения пропускной способности для каждого узла получены из statistics.mat файл и суммированный, чтобы получить общую пропускную способность.

Постройте результаты пропускной способности для OFDM и настроек OFDMA.

AP как передатчик

Этот код строит OFDM и настройки OFDMA с помощью только AP в качестве передатчиков:

figure;

% Number of DL stations
numStations = [1 2 4 6 8 9];

% Throughput results for OFDMA configuration (Mbps)
throughputOFDMA = [32.64 46.08 59.52 55.68 72.96 82.08];

% Throughput results for OFDM configuration (Mbps)
throughputOFDM = [33.76 33.76 33.76 33.76 33.76 33.76];

% Plot throughput obtained from OFDM simulations
plot(numStations, throughputOFDM,'-o');
% Retain OFDM throughput plot
hold on;
% Plot throughput obtained from OFDMA simulations
plot(numStations, throughputOFDMA,'-x');
grid on;
xlabel('Number of DL Stations');
ylabel('Throughput (Mbps)');
legend('OFDM', 'OFDMA', 'Location', 'northeastoutside');
title('Downlink Throughput at AP');

AP и станции как передатчики

Этот код строит OFDM и настройки OFDMA с помощью и APS и станций как передатчики:

figure;

% Number of DL stations
numStations = [1 2 4 6 8 9];

% Throughput results for OFDMA configuration (Mbps)
throughputOFDMA = [20.8 27.52 32.64 29.76 40.96 38.88];
% Throughput results for OFDM configuration (Mbps)
throughputOFDM = [21.44 16.64 10.72 8.16 8 7.2];

% Plot throughput obtained from OFDM simulations
plot(numStations, throughputOFDM,'-o');
% Retain OFDM throughput plot
hold on;
% Plot throughput obtained from OFDMA simulations
plot(numStations, throughputOFDMA,'-x');
grid on;
xlabel('Number of DL Stations');
ylabel('Throughput (Mbps)');
legend('OFDM', 'OFDMA', 'Location', 'northeastoutside');
title('Downlink Throughput at AP');

Вышеупомянутые графики показывают 802.11ax сравнение пропускной способности OFDM и OFDMA. Когда OFDMA уменьшает конкуренцию MAC и преамбулу PHY наверху, пропускная способность, полученная с OFDMA, больше того полученного использования OFDM. Когда только AP сконфигурирован как передатчик, пропускная способность DL не показывает изменения для OFDM. Однако, когда и AP и станции сконфигурированы как передатчики, пропускная способность DL показывает устойчивое снижение. Это вызвано тем, что AP получает меньше возможностей передать как количество передачи увеличения станций сети.

Этот пример позволяет вам демонстрировать коммуникацию DL OFDMA в сети IEEE 802.11ax мультиузла. Поддержка DL OFDMA добавляется к библиотечным блокам MAC и PHY. Настройка прикладного уровня позволяет вам включать несколько приложений с тем же AC с помощью различных целевых станций. Циклическая стратегия планирования используется, чтобы выбрать станции для следующей передачи. Присвоение RU фиксируется на основе количества пользователей. Графики подтверждают, что пропускная способность в AP с OFDMA больше того полученного использования OFDM.

Дальнейшее исследование

Планирование станций для передачи

Этот пример использует циклический алгоритм планирования, чтобы выбрать станции для следующей передачи.

Выделение RU

В передаче индекс выделения задает присвоение RU. Индекс выделения задан в Таблице 27-24 [1]. Для каждого подканала на 20 МГц 8-битный индекс описывает количество RU, размер RU и количество пользователей, переданных на каждом RU. В этом примере выделение RU к станциям DL фиксируется на основе количества пользователей как показано в этой таблице. В обоих вышеупомянутые графики отбрасывание пропускной способности для OFDMA от четырех станций до шести станций может быть связано с размером RU. Время передачи короче в RU с 52 тонами по сравнению с RU с 26 тонами. Когда кадр MU передается, все PSDUs в системе координат MU дополнены, чтобы выровняться в то же время передачи. Присутствие RU с 26 тонами для шести пользователей заканчивается в более длительное время передачи, таким образом, вызывая отбрасывание пропускной способности между четырьмя и шестью пользователями.

Модель, используемая в этом примере, реализует четыре станции (индекс 112 выделения). Можно изменить алгоритм планирования станции и выделение RU путем обновления функции помощника roundRobinScheduler используемый EDCA MAC блок.

Приложение

Пример использует этих помощников:

Ссылки