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Wi-Fi 6(802.11ax)解析12:下行OFDMA接入机制(DL-OFDMA)

Wi-Fi 6(802.11ax)解析12:下行OFDMA接入机制(DL-OFDMA)

序言

在介绍完802.11ax的信道接入以及其触发帧机制后,本文着重介绍下行OFDMA的接入机制(即DL-OFDMA)

下行OFDMA接入机制(DL-OFDMA)

OFDMA是一种多用户通信机制,其只适用于802.11ax AP和802.11ax用户之间的数据帧交换。为了保证协议的兼容,在802.11ax中,管理和控制帧还是按照传统的单用户OFDM进行传输。在此之中,OFDMA和OFDM的工作切换需要进行一系列的特定帧交换,这种机制在下行OFDMA(DL-OFDMA)和上行OFDMA(UL-OFDMA)中都需要被引入。

 目前让我们关注一下触发帧(Trigger Frames)机制是如何用户DL-OFDMA通信,即802.11ax AP向802.11ax终端们进行多用户下行传输。802.11ax AP首先需要通过竞争(即CSMA/CA的竞争过程),竞争胜利后,其发起一个TXOP传输时间,相当于这一段TXOP时间内,信道都是被AP所预约占据的,其余所有节点都会被延迟。如上图所示,一旦802.11ax AP获得了TXOP传输时间,AP可以给多个目标终端发送MU-RTS帧,这也是一种类型的触发帧。该MU-RTS帧有以下两个目的:

  • 预约信道(Reserve the medium):MU-RTS采用传统的OFDM技术,在整个20MHz信道上进行传输,所有的节点(包含802.11ax节点和传统的802.11节点)都可以接收。其功能和传统的RTS是类似的。通过该MU-RTS帧中的Duration/ID字段,该帧设置其余所有节点的NAV定时器,在预约时间内(即定时器设置的时间),所有的终端都处于被动接收状态,不会主动竞争信道。NAV定时器设置的时间值用于DL-OFDMA的数据帧交换。在802.11ax AP向802.11ax终端之间进行OFDMA传输时,信道时必须保证空闲的。
  • RU分配(RU allocation):MU-RTS还被用来同步802.11终端的RU分配。MU-RTS由于时一种触发帧(Trigger Frames),触发帧内部包含了RU分配对应的字段。802.11ax AP通过MU-RTS作为触发帧,告诉每一个终端其被分配的时频资源(即对应的RU)。当接收到MU-RTS后,终端需要向AP反馈CTS用于确认。

当收到来自于802.11ax终端的CTS后,802.11ax AP将执行一次下行的OFDMA数据传输(如图,即传输Multi-user DL-PPDU部分)。由于AP已经将信道划分成了多个RU,当终端在自己对应的RU上接收数据,并校验成功后,其需要向AP反馈ACK。该ACK还是通过Block-ACK的形式进行反馈的。具体为当传输完成后,AP会等待SIFS时间,然后发送BAR帧(Block ACK Request)向节点请求Block-ACK,然后终端并行反馈Block-ACK。这里反馈ACK还可以采用Automatic Block-ACK(即AutoBA,Auto Block-Ack )机制。

Remark:我们注意到以上传输过程中,CTS和Block-ACK都是并行传输的,这里并行传输实际上还是利用到了MU传输的机制,以后我们再对这一块进行展开。

当本轮的DL-OFDMA传输完成后,所有节点(包含AP和终端)都需要进行下一次竞争。若802.11ax AP竞争成功,那么可以执行新的一次DL-OFDMA传输。若802.11n/ac的终端竞争成功,那么会执行一次传统的OFDM传输。以此类推。

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