802.11e增强无线局域网QoS服务

在无线网络上做有线网络上的事,这是人们在摆脱了电缆羁绊后对无线网络一个很自然的要求。而和有线网络相比,无线网络的带宽又显得是那样的珍贵而稀缺。所以,要想在无线网络上畅快淋漓地运行语音和视频这类对带宽有着巨大胃口的应用,就必须为无线网络引入QoS服务保障机制。

普通的802.11无线LAN标准是没有QoS保障的。为弥补这一不足,IEEE提出了802.11的增强型标准——802.11e.802.11e增加了对QoS的定义,旨在保证语音和视频等高带宽应用的通讯质量。

我们知道,普通的802.11无线LAN有两种通讯方式,一种叫分布式协同式(DCF),另一种叫点协同式。分布式协同(DCF)基于具有冲突检测的载波侦听多路存取方法(CSMA/CA),无线设备发送数据前,先探测一下线路的忙闲状态,如果空闲,则立即发送数据,并同时检测有无数据碰撞发生。这一方法能协调多个用户对共享链路的访问,避免出现因争抢线路而谁也无法通信的情况。它对所有用户都一视同仁,在共享通讯介质时没有任何优先级的规定。

点协同方式(PCF)是指无线接入点设备周期性地发出信号测试帧,通过该测试帧与各无线设备就网络识别、网络管理参数等进行交互。测试帧之间的时间段被分成竞争时间段和无竞争时间段,无线设备可以在无竞争时间段发送数据。由于这种通讯方式无法预先估计传输时间,因此,与分布式协同相比,目前用得还比较少。

无论是分布式协同还是点协同,它们都没有对数据源和数据类型进行区分。因此,IEEE对分布式协同和点协同在QoS的支持功能方面进行增补,通过设置优先级,既保证大带宽应用的通讯质量,又能够向下兼容普通802.11设备。

对分布式协同(DCF)的修订标准称为增强型分布式协同(EDCF)。增强型分布式协同(EDCF)把流量按设备的不同分成8类,也就是8个优先级。当线路空闲时,无线设备在发送数据前必须等待一个约定的时间,这个时间称为“给定帧间时隙”(AIFS),其长短由其流量的优先级决定:优先级越高,这个时间就越短。不难看出,优先级高的流量的传输延迟比优先级低的流量小得多。为了避免冲突,在8个优先级之外还有一个额外的控制参数,称为竞争窗口,实际上也是一个时间段,其长短由一个不断递减的随机数决定。哪个设备的竞争窗口第一个减到零,哪个设备就可以发送数据,其它设备只好等待下一个线路空闲时段,但决定竞争窗口大小的随机数接着从上次的剩余值减起。

对点协同的改良称为混和协同(HCF),混和查询控制器在竞争时段探测线路情况,确定发送数据的起始时刻,并争取最大的数据传输时间。

增强型分布式协同(EDCF)比混和协同(HCF)较早获得业界的认同。802.11e标准要通过批准至少要等到明年春天或许再晚一些。在此之前的这段时间里,有些无线设备制造商提出“无线多媒体增强协议”(WME)作为一个过渡型标准提供对802.11网络的QoS的支持。在802.11e标准正式获得批准之前,相关标准的缺位会导致市场上出现大量互操作性很差的设备,这会阻碍802.11e所期望的目标。无线多媒体增强协议(WME)产生的目的,就是要用一个设计周到、能得到广泛接受的无线QoS标准来规范当前无线网络市场,杜绝互操作性差的设备的出笼,让无线网络设备无缝进入802.11e时代。