引入了OFDMA的需求之后,802.11ax的MAC层随机接入机制也发生了变化,下面主要就是介绍802.11ax中所采用的TF(Trigger Frame)以及TF-R(Trigger Frame for Random access)机制,一起来了解下

在802.11ax以前,MAC的接入机制是典型的CSMA机制(即DCF中所采用的CSMA/CA)。在引入了OFDMA的需求之后,802.11ax的MAC层随机接入机制也发生了变化,在协议中,代替传统的CSMA思想,802.11ax采用了基于ALOHA思想设计了竞争协议。本节我们主要就是介绍802.11ax中所采用的TF(Trigger Frame)以及TF-R(Trigger Frame for Random access)机制。

本节我们讨论内容主要参考Draft 0.1中的相应描述,以及如下提案(按照时间顺序):

IEEE 802.11-15/0365r0:UL MU ProcedureIEEE 802.11-15/0880r2:Scheduled Trigger framesIEEE 802.11-15/0875r1:Random Access with Trigger Frames using OFDMAIEEE 802.11-15/1137:Triggered OFDMA Random Access ObservationsIEEE 802.11-15/1105r0:UL OFDMA-based Random Access ProcedureIEEE 802.11-15/1047r0:Random RU selection process upon TF-R receptionIEEE 802.11-15/1370r0:UL OFDMA Random Access ControlIEEE 802.11-16/0582r3:Random Access RU Allocation in the Trigger Frame

以上的草案资源整理如下

注:由于协议正在制定的过程中,所以会存在TBD(To Be Determined)的部分以及不断更新的协议内容,笔者未必跟上最新的协议进程,如果有错漏的地方,还请见谅。

TF(Trigger Frame)接入机制

802.11ax与传统的DCF所需求的MAC层机制是不同的。传统的DCF同一个时刻只有一个用户接入信道,而由于802.11ax采用OFDMA技术,其需求多个用户可以同一时间接入信道(选择的RU是正交的)。

本节我们所介绍的TF机制,主要是用在UL MU (Uplink Multi-users)这种上行传输的下的。TF机制是一个上行传输的框架,其具体的随机接入的方法是TF-R机制。参考draft 0.1中,第10.3.2.11.4节部分,以及草案(IEEE 802.11-15/0365r0),我们描述协议中TF接入机制。

注:如果研读过协议草案的可以发现,802.11协议指定是一个非常严谨的过程,其属于一个个小草案慢慢叠加,一步一步往上设定的过程,比如在IEEE 802.11-15/0365r0草案中,仅仅是一个很简单的TF的机制,并没有设置一些具体内容。在TF机制基本思想通过以后,协议会在其上进一步设计,最终不断修改才获得了最终的802.11协议版本。

TF是一种上行接入的传输框架,其定义了一个很简单的过程:

AP发送Trigger frame,宣称这一轮接入开始。Trigger frame中,包含了节点上传所使用的时频资源(RU)信息。根据Trigger frame中的指示,节点选择其对应的RU位置,进行OFDMA的接入。多个节点同时向AP发送上行PPDU。AP接收完全部数据后,反馈ACK,结束这一轮传输。在草案(IEEE 802.11-15/1105r0)中,TF帧不仅仅指定了什么节点发,还指定了节点的发送一系列参数,如下图:

其中第一列是该RU被分配给那个用户(具体是指定用户的AID),如果AID设置为RA(协议中RA的AID号还没给定,即TBD),那么该RU就是供节点竞争的。后面的几列包含了比如Coding Type以及MCS值,这一块细节较多,所以我们就不展开了。

以上就是一个TF的接入框架,笔者总结其与传统的802.11相比有以下不同:

单节点接入和多节点接入:传统的802.11中,都是单个节点占据整个信道的。在TF中,多个节点基于OFDMA,同时接入信道。发起者不同:在传统的802.11中,节点只要竞争到信道,就可以立刻发起传输。而在TF中,只有当AP发送了TF帧之后,节点才可以发起上行接入竞争。ACK反馈时机不同:在传统802.11中,ACK是在发送完之后,立刻被反馈的。而在TF中,ACK实际上是等所有用户都传输完之后,再一次反馈给所有接受者的。由于每一个发送者可能发送的数据包长短不一,所以先发送完的,需要等待后发送完的。这一点实际上也是多用户接入协议一个设计的公共问题。使用不同:基于以上的几点不同,我们还可以理解,TF机制本身就是在假定网络是工作在