80211 发送速率选择算法分析

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1. 介绍
《802.11无线网络权威指南  第二版》中对于选速和降速的描述:

市面上所有802.11接口均支持某种降速机制,可以根据不同网络环境调整所使用的数据传输速率。速率选择主要决定一张网卡该在何时提高速率以提高链路品质。802.11标准并未规范工作站如何决定降速(或者升速),因此速率选择如何实现就留给芯片组厂商自行决定。几乎所有芯片组具有自己的一套选速机制,因此大多数802.11接口的操作方式均有所不同。速率选择是可编程的,一般由驱动程序控制。

最常被用来判断何时应该变速的算法,其实是通过一些不是那么严格的信号质量测量。信号质量可以直接就信噪比加以测量,或者间接观察有多少帧需要重传。直接测量信噪比可以针对最近一个帧的瞬间信号质量,或者就最近一段时间所接收到的一定数量的帧取平均数。有些芯片会直接测量信噪比,不过随后会将之转换为相应的“信号质量signal quality”。当信号质量变差,芯片就会以降速来应变。

至于间接测量,则是监测瞬间或者平均遗失多少帧,然后予以适当补偿。采用间接测量的算法简单来说就是:如果帧已经遗失且帧重试计数器已经用尽,那就降速到下一档,然后重试一遍。反复进行以上步骤直到帧送出,或者一直尝试到以最低速率都无法成功传送为止。采用间接信号质量测量的芯片组或许会稍微修改上述算法,以避免耗费过多时间在物理层所支持的所有速度间逐次降速。尤其是近来的芯片组均支持不少的速率,在较低速率上反复重试将会相当费时。

 

1.1 发送速率的选择
 

代码中的数据结构如下所示:

 

/* MIMO Tx parameter, ShortGI, MCS, STBC, etc.  these are fields in TXWI. Don‘t change this definition!!! */

typedef union _HTTRANSMIT_SETTING {

#ifdef RT_BIG_ENDIAN

         struct {

                   USHORT MODE:2;   /* Use definition MODE_xxx. */

                   USHORT iTxBF:1;

                   USHORT rsv:1;

                   USHORT eTxBF:1;

                   USHORT STBC:2;      /* SPACE */

                   USHORT ShortGI:1;

                   USHORT BW:1;         /* channel bandwidth 20MHz or 40 MHz */

                   USHORT MCS:7;       /* MCS */

         } field;

#else

         struct {

                   USHORT MCS:7;       /* MCS */

                   USHORT BW:1;         /* channel bandwidth 20MHz or 40 MHz */

                   USHORT ShortGI:1;

                   USHORT STBC:2;      /* SPACE */

                   USHORT eTxBF:1;

                   USHORT rsv:1;

                   USHORT iTxBF:1;

                   USHORT MODE:2;   /* Use definition MODE_xxx. */

         } field;

#endif

         USHORT word;

} HTTRANSMIT_SETTING, *PHTTRANSMIT_SETTING;

 

 

 

由上面的代码可知:

*  Ralink是通过APHardTransmit函数来发送所有的帧的。而驱动在发送数据时的速率是直接用节点的成员变量PMacEntry->HTPhyMode;

*  在发送一个报文时,它找到对应的节点,就可以取出当前的速率。

*  至于PMacEntry->HTPhyMode,driver中是通过APMlmeDynamicTxRateSwitching函数(call this routine every second ,walk through MAC table, see if need to change AP‘s TX rate towardeach entry)来实现对每个节点的速率的周期性维护。

 

2. 算法分析
2.1 算法的流程
在算法中会使用到如下的速率表,算法中会使用该表中的TrainUp以及TrainDown来决定是降速还是升速。

如下是传输速率表的一个例子:

 

UCHAR RateSwitchTable[] = {

/* Item No.   Mode   Curr-MCS   TrainUp   TrainDown                

Mode- Bit0: STBC, Bit1: Short GI, Bit4,5: Mode(0:CCK, 1:OFDM, 2:HT Mix, 3:HT GF)*/

    0x11, 0x00,  0,  0,  0,                   /* Initial used item after association;连接后刚开始使用这个速率表项*/

    0x00, 0x00,  0, 40, 101,

    0x01, 0x00,  1, 40, 50,

    0x02, 0x00,  2, 35, 45,

    0x03, 0x00,  3, 20, 45,

    0x04, 0x21,  0, 30, 50,

    0x05, 0x21,  1, 20, 50,

    0x06, 0x21,  2, 20, 50,

    0x07, 0x21,  3, 15, 50,

    0x08, 0x21,  4, 15, 30,

    0x09, 0x21,  5, 10, 25,

    0x0a, 0x21,  6,  8, 25,

    0x0b, 0x21,  7,  8, 25,

    0x0c, 0x20, 12,  15, 30,

    0x0d, 0x20, 13,  8, 20,

    0x0e, 0x20, 14,  8, 20,

    0x0f, 0x20, 15,  8, 25,

    0x10, 0x22, 15,  8, 25,

    0x11, 0x00,  0,  0,  0,

    0x12, 0x00,  0,  0,  0,

    0x13, 0x00,  0,  0,  0,

    0x14, 0x00,  0,  0,  0,

    0x15, 0x00,  0,  0,  0,

    0x16, 0x00,  0,  0,  0,

    0x17, 0x00,  0,  0,  0,

    0x18, 0x00,  0,  0,  0,

    0x19, 0x00,  0,  0,  0,

    0x1a, 0x00,  0,  0,  0,

    0x1b, 0x00,  0,  0,  0,

    0x1c, 0x00,  0,  0,  0,

    0x1d, 0x00,  0,  0,  0,

    0x1e, 0x00,  0,  0,  0,

    0x1f, 0x00,  0,  0,  0,

};

 

表项对应的数据结构为:

typedef struct _RTMP_TX_RATE_SWITCH

{

         UCHAR   ItemNo;

#ifdef RT_BIG_ENDIAN

         UCHAR     Rsv2:2;

         UCHAR     Mode:2;

         UCHAR     Rsv1:1;    

         UCHAR     BW:1;

         UCHAR     ShortGI:1;

         UCHAR     STBC:1;

#else

         UCHAR     STBC:1;

         UCHAR     ShortGI:1;

         UCHAR     BW:1;

         UCHAR     Rsv1:1;

         UCHAR     Mode:2;

         UCHAR     Rsv2:2;

#endif      

         UCHAR   CurrMCS;

         UCHAR   TrainUp;

         UCHAR   TrainDown;

} RTMP_TX_RATE_SWITCH, *PRTMP_TX_RATE_SWITCH;

 

上面的接口中我们重点关注TrainUp和TrainDown。

如果发包错误率(PER: Packet Error Rate)大于等于TrainDown,并且一秒钟内发包数量大于一定数值,Driver就会选择降速;

如果发包错误率小于等于TrainUp, 并且一秒钟内发包数量大于一定数值,Driver就会选择升速;

  算法流程参见下图:

 

 

 

2.2算法的分析
*  如果上一秒统计的总的发送报文数<=15,那么仅根据Rssi来选择发送的速率,原则是选择出满足RSSI条件的最大的发送速率;

*  如果发送报文个数>15个,根据发包错误率来决定未来的传输速度。

       #  如果发包错误率(PER: Packet Error Rate)大于等于TrainDown,Driver就会选择降速;

       #  如果发包错误率小于等于TrainUp,Driver就会选择升速;

 
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作者:飞越丛林
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/junglefly/article/details/48974077
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