隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，一臺(tái)AP可以支持的用戶(hù)數(shù)增多，也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。多用戶(hù)場(chǎng)景兩個(gè)問(wèn)題：1)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中用戶(hù)上網(wǎng)的時(shí)候，上下行流量通常是不均衡的，一般下行(AP->STA)的流量遠(yuǎn)大于上行(STA->AP)流量，下行占據(jù)較大比重。然而由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特殊性，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的AP與STA是共享空口資源，即同一臺(tái)AP下，用戶(hù)越多，AP競(jìng)爭(zhēng)到空口資源的概率降低，從而下行受到抑制，最終導(dǎo)致整體的吞吐量下降。2)由于無(wú)線用戶(hù)之間的差別(類(lèi)型不一樣、能力不一樣等)，往往導(dǎo)致了無(wú)線用戶(hù)之間占用的空口時(shí)間的不公平。極端情況甚至導(dǎo)致無(wú)線用戶(hù)無(wú)法正常通信，嚴(yán)重影響用戶(hù)體驗(yàn)。

競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制

大部分的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸操作采用的是DCF競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，只有競(jìng)爭(zhēng)到空口資源的無(wú)線設(shè)備才能進(jìn)行傳輸它類(lèi)似于Ethernet的基于競(jìng)爭(zhēng)的服務(wù)。DCF是標(biāo)準(zhǔn)CSMA/CA(carrier sense multiply access/collision avoid)訪問(wèn)機(jī)制的基礎(chǔ)。和Ethernet一樣，在傳送數(shù)據(jù)之前，它會(huì)先檢查無(wú)線鏈路是否處于清空狀態(tài)。為了避免沖突的發(fā)生，當(dāng)某個(gè)傳送者占據(jù)信道時(shí)，工作站會(huì)隨機(jī)為每個(gè)幀選定一段退避(backoff)時(shí)間。如下圖所示。

為滿(mǎn)足語(yǔ)音、視頻和音頻傳輸?shù)牟煌琎oS業(yè)務(wù)需求提出采用EDCA的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。EDCA機(jī)制是IEEE 802.11E的核心，EDCA區(qū)分了四種不同優(yōu)先級(jí)的AC(語(yǔ)音流、視頻流、盡力而為流、背景流)接入信道的能力，保證高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文有優(yōu)先的發(fā)送權(quán)利，從而保障了空口資源依據(jù)數(shù)據(jù)流優(yōu)先級(jí)分配。

EDCA通過(guò)對(duì)參數(shù)的設(shè)置區(qū)分不同的優(yōu)先級(jí)別，具體參數(shù)如下：

(1) AIFS仲裁幀間間隔：IEEE 802.11E標(biāo)準(zhǔn)為了支持QoS，引入的新的幀間隙。無(wú)線設(shè)備在信道空閑開(kāi)始時(shí)必須等待AIFS時(shí)間后才能進(jìn)行退避。從圖表1可知，AIFS值越低，則等待的AIFS時(shí)間越短，即站點(diǎn)會(huì)越早啟用退避機(jī)制，從而能更快的競(jìng)爭(zhēng)到傳輸機(jī)會(huì)。即優(yōu)先級(jí)越高，AIFS值越小。

(2) CWmin/CWmax競(jìng)爭(zhēng)窗口：在等待一個(gè)AIFS之后，每個(gè)AC設(shè)定一個(gè)[1, 2^CW]的隨機(jī)計(jì)數(shù)器開(kāi)始延時(shí)退避。其中CW競(jìng)爭(zhēng)窗口介于CWmin和CWmax之間。第一次選擇隨機(jī)計(jì)數(shù)器時(shí)，CW競(jìng)爭(zhēng)窗口為CWmin。當(dāng)報(bào)文發(fā)送失敗時(shí)，則將CW競(jìng)爭(zhēng)窗口加倍。若CW競(jìng)爭(zhēng)窗口已經(jīng)達(dá)到CWmax，則維持在CWmax。報(bào)文發(fā)送成功時(shí)，則重設(shè)CW競(jìng)爭(zhēng)窗口為CWmin。窗口越大隨機(jī)到大的值的機(jī)率增加，退避的時(shí)間就越長(zhǎng)，不能更快的競(jìng)爭(zhēng)到傳輸機(jī)會(huì)。即優(yōu)先級(jí)越高，競(jìng)爭(zhēng)窗口越小。

(3) TXOP傳輸機(jī)會(huì)：一旦獲得了發(fā)送機(jī)會(huì)就可以在TXOP limit時(shí)間內(nèi)連續(xù)傳輸本接入類(lèi)AC下多個(gè)幀(目的地址可以不同)而無(wú)需重新競(jìng)爭(zhēng)信道，每個(gè)幀之間的間隔僅為SIFS，有助于提高信道的利用率。并且節(jié)省了每次幀傳送后的信道競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間，提高了吞吐量。TXOP值大小根據(jù)傳送報(bào)文類(lèi)型決定，例如，語(yǔ)音時(shí)此值設(shè)置小些，因?yàn)檎Z(yǔ)音數(shù)據(jù)包很短。

EDCA的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了根據(jù)優(yōu)先級(jí)發(fā)送報(bào)文，滿(mǎn)足了不同QoS的業(yè)務(wù)需求。EDCA機(jī)制給予上下行傳輸同等競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)，然而真實(shí)場(chǎng)景中，AP下行傳輸流量往往大于上行傳輸流量，導(dǎo)致整體的性能受到影響。X-Speed競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制中考慮上下行流量的差異，根據(jù)上下行的傳輸流量動(dòng)態(tài)的調(diào)整EDCA參數(shù)，給下行更多競(jìng)爭(zhēng)到空口資源的機(jī)會(huì)，使之與當(dāng)前的真實(shí)場(chǎng)景相符合，從而達(dá)到提升整體性能的目的。

公平調(diào)度

由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特殊性，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的STA(包括AP)共享空口資源，而由于無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)性能上的差異，空口資源往往成為STA性能的瓶頸。傳統(tǒng)的報(bào)文調(diào)度采用FIFO的方式，同一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)需要傳輸?shù)腟TA都希望盡可能的占用空口資源。如圖2所示。從圖2中可以看出大量的低速報(bào)文的傳送造成空口被長(zhǎng)時(shí)間占用，從而隊(duì)列長(zhǎng)時(shí)間被占用，導(dǎo)致報(bào)文被丟，使得整體性能低下。

然而在實(shí)際無(wú)線應(yīng)用場(chǎng)景中，STA之間存在差別(類(lèi)型不一樣、能力不一樣等)是十分常見(jiàn)的，這時(shí)往往導(dǎo)致了某些STA總是得不到空口資源，獲取網(wǎng)絡(luò)資源響應(yīng)慢，極端情況下甚至關(guān)聯(lián)不到網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)重影響用戶(hù)的體驗(yàn)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，保證每一個(gè)STA都能夠得到空口資源，就需要讓STA公平地獲得資源，這里的公平指的是每個(gè)需要傳輸?shù)腟TA占用空口的時(shí)間是公平的。X-Speed通過(guò)獲取STA相關(guān)信息、預(yù)測(cè)STA流量、計(jì)算和調(diào)整STA空口帶寬以及進(jìn)行流量整形來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線鏈路的公平占用。如圖3所示。從圖3中可以看到，在X-Speed公平調(diào)度的協(xié)調(diào)下，STA占用空口的時(shí)間較為平均，有效避免了出現(xiàn)某個(gè)STA性能特別差的情況，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

綜上訴述銳捷X-speed技術(shù)特點(diǎn)如下：

1.保持對(duì)終端的兼容性，不需要終端做任何特殊改變。

2.動(dòng)態(tài)調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)，不需要用戶(hù)進(jìn)行任何配置。

3.綜合考慮公平因素，使得終端的流量更加均衡。

4.較大提升多用戶(hù)下的性能。

5.增強(qiáng)用戶(hù)上網(wǎng)體驗(yàn)。