单用户到多用户的演变,依然完美的性能体验 - 华为产品
正在建设中!

提示

您还没有登录,是否需要进入登录页面?

提示

您没有下载该文档的权限,抱歉!

申请权限 返回

免费注册下载营销资料

  • *
  • *
  • *
  • *
  • *
  • 我愿意华为公司代表与我联系
  • 我愿意通过电子邮件,接收来自华为的产品和资讯信息

如果您已有华为账号,请登陆下载

单用户到多用户的演变,依然完美的性能体验

随着无线智能终端和移动互联网的爆炸式增长,WiFi技术正深刻改变着人们的交流、工作和生活方式。越来越多的用户在享受着WiFi带来的高带宽和便利性,火车站、机场、校园宿舍、图书馆等人口密集的地方,每个AP需要服务的并发用户数也从以前的几个用户增加到现在的30~50个用户,多用户场景已经相当普遍,为每个用户提供512kbps~1Mbps的吞吐量已经成为业界基本需求。随着并发用户数的增加,WiFi网络速率呈现非线性的大幅下降,这是WiFi技术MAC层协议采用CSMA/CA机制的固有缺陷所致。



802.11 MAC CSMA/CA 机制的固有缺陷

WIFI MAC层采用了简单的载波侦听多路复用/冲突退避(CSMA/CA)机制,具有实现简单的优点,但是因为共享介质而带来的冲突使总体吞吐量随着用户数的增加而显著下降。用户(STA)需要发送数据时,需要侦听信道,当侦听到信道空闲时,随机退避一段时间再发送数据。每个STA退避时间是时隙的整数倍,其大小是[0,n]范围内随机数,由退避计数器表示。STA每经历一个时隙的时间就检测一次信道,若检测到信道空闲,退避计数器继续倒计时。若检测到信道忙,就冻结退避计时器的剩余时间,重新等待信道变为空闲并再等待DIFS后,从剩余时间开始继续倒计时。直到退避计时器的时间减小到0,STA开始发送数据帧,如图所示。



1.STA C正在占用无线信道发送数据帧,此时,STA D、STA E和STA F也想发送数据,检测到无线信道忙,开始等待延迟发送。


2.待STA C的数据帧发送完成后,所有STA需要等待DIFS时间。DIFS帧间隔时间后,需要发送数据帧的STA会随机生成一个退避时间并启动退避计时器。


3.STA D退避计时器最先减小到0,开始发送数据。


4.STA E和STA F检测到STA D正在占用信道,需要停止退避开始延迟等待,直到STA D的数据帧传输完成后再等待一个DIFS时间后,退避计时器继续倒计时。STA F退避计时器最先减小到0,开始发送数据帧。


可以看出,随着用户的增加,两个用户拥有相同退避时间的概率增加,导致碰撞的概率增加,导致吞吐量快速下降,在用户数30以上时,不能满足用户对吞吐量的基本需求。



华为WLAN产品的解决方案——多用户自适应技术

解决多用户性能问题的方向就是要降低冲突概率或者采用一定的机制避免冲突,前者有调节回退窗口、上下行流量平衡、RTS/CTS机制等方法;后者需要新的MAC访问机制。事实上,标准里的PCF机制就是没有冲突的,但是现有终端几乎都不支持。


华为是从以下几个方面,彻底解决了多用户接入的性能问题:


1)最优的回退窗口


根据有效用户数调节MAC层的竞争窗口。所谓有效用户数有一个权重,权重和发包的流量相关,多个流量小的用户等效一个流量大的用户,AP本身也折算成等效用户。通过该技术,通过使碰撞的概率降到比较低的水平,使吞吐量最大化,同时回退窗口又不至于过大而导致信道利用率低。


2)上下行访问优先级的平衡


AP和终端之间的回退窗口相对值也是一个关键因数,例如:很多用户同时下载文件,表面上看,应该让AP的回退窗口最小,让AP有更多的机会抢到信道访访问权,但是事实上,性能反而会下降,因为下载文件使用的是FTP协议,下行的包需要终端回包确认,而此时终端因为回退窗口大,竞争不到信道,而不能发确认包,这样导致无效的重传,更加严重的是TCP服务器会认为传输信道发生了拥塞,启动调整策略,导致FTP下载速率不稳定。


华为根据上下行流量模型,AP和终端的回退窗口动态设置最优,减少FTP包的无效重传提升用户体验。


3)充分利用RTS/CTS机制


在碰撞严重的场景,启用RTS/CTS机制,即终端或者AP发包前先发一个很短的包,告诉其它终端或者AP即将发包,发完该包需要占用多少时间,在这期间,大家都不要发包,保证不会发生冲突。这种机制就把发包碰撞的代价转换为RTS/CTS包发生碰撞的代价,因为RTS/CTS包很短,所以启用该机制,性能总体上会好转。华为根据数据包长和碰撞概率动态启用RTS/CRS机制,实现性能最大化。


4)华为私有协议


在终端设备和AP都是华为设备的场景下,AP实现类PCF协议,实现了以AP为中心的可控制的MAC访问机制,彻底根除碰撞的发生,实现性能的提升,让人们在密集多用户接入时,依然享有完美的应用体验。



第三方机构(TOLLY )测试结果:

从第三方评测报告来看,华为AP相比于友商同等级别的产品,无论是在单用户还是在30用户并发的场景,均有10%~20%的性能提升,这个优势在多用户场景尤其明显。



文档中心 新闻中心 案例库 视频专区 电子期刊