【正文】 接入。同時(shí)，這種按照站點(diǎn)實(shí)際服務(wù)間隔的需要進(jìn)行輪詢方式，降低了輪詢的頻率，從而減小了網(wǎng)絡(luò)中的額外消耗。 在 HCCA 機(jī)制中，位于 QAP 的 HC 收到 TSPEC 后，將確定能否接入該業(yè)務(wù)流，并計(jì)算其所分配的 TXOP。一個(gè) QSTA 終端中最多可以有 8 個(gè)不同的業(yè)務(wù)流， QAP 對(duì)業(yè)務(wù)流的分配是以 QSTA 為對(duì)象的，在獲得總的傳輸機(jī)會(huì)后，由各個(gè)站點(diǎn)自行分配給它其中的 TS。 1) 不同大小的服務(wù)間隔 SI 的計(jì)算。 SI 表示 QSTA 獲得兩次成功服務(wù)的時(shí)間間隔， TSPEC 中有最大服務(wù)間隔和最小服務(wù)間隔的區(qū)分，本算法選擇最大服務(wù)間隔作為計(jì)算參數(shù)。首先確定每個(gè) QSTA 的最大服務(wù)間隔 MSI，它是當(dāng)前站點(diǎn)中所有 希望獲得傳輸機(jī)會(huì)的 TS 的最大服務(wù)間隔中的最小值。與標(biāo)準(zhǔn)算法中選擇所有 TS 的最小值不同，本算法以 QSTA 為對(duì)象確定其各自的 SI，在保證各個(gè) TS 的 QoS 得到滿足的情況下，一定程度的降低了“過(guò) 度滿足”。假定 iQSTA 的最大服務(wù)間隔為 iSI ,并設(shè)定 SI 為最嚴(yán)格的服務(wù)間隔 ,它是各個(gè) QSTA 最大服務(wù)間隔的最大公約數(shù)，同時(shí)也是 Beacon Interval 的最大公約數(shù)。 2) 確定 QSTA 被輪詢的時(shí)間。 在當(dāng)前 SI 中， ，計(jì)算出 iQSTA 在 iSI 在的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，所需要的 iTXOP ,若是iQSTA 在時(shí)間 it 被 QAP 輪詢，則它下一次獲得輪詢機(jī)會(huì)的時(shí)間為 iit SI??? 。 其中μ = 1, 2?， iSI 表示該終端在它的倍數(shù)處獲得輪詢機(jī)會(huì)。 iQSTA 被輪詢的時(shí)刻是 iSI 的倍數(shù)，同時(shí)也是 SI 的倍數(shù) 。 當(dāng) iQSTA 計(jì)算出來(lái)的輪詢時(shí)間與之前計(jì)算出并分配給 ()iQSTA i j? 的時(shí)間段重 疊時(shí)， iQSTA 被拒絕。此時(shí)若是還有其它站點(diǎn)也想獲得傳輸機(jī)會(huì)，則順次計(jì)算下一個(gè)站點(diǎn)，若是滿足，則給它分配 TXOP，若是不滿足，仍然拒絕，直到驗(yàn)證完所有站點(diǎn)。 3) 計(jì)算分配的 TXOP 持續(xù)時(shí)間 首先，計(jì)算在一個(gè) SI 時(shí)期內(nèi)該 TS 產(chǎn)生的包的數(shù)量，針對(duì)不同類型的業(yè)務(wù)， 16 采用不同的計(jì)算方法。對(duì)于 CBR 類型的業(yè)務(wù)，按照標(biāo)準(zhǔn)中的算法計(jì)算分配給它們的 TXOP，對(duì)于 VBR 類型的業(yè)務(wù)，初始時(shí)取平均數(shù)據(jù)速率 i? 和峰值數(shù)據(jù) 速率iP 中間值作為數(shù)據(jù)速率計(jì)算在服務(wù)時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生的 MSDU 數(shù)量。 按照 iSI 的大小排序，按照 RR(roundrobin)的方式依次進(jìn)行 iTD 的計(jì)算： k 1 m a x ( , ) , [ 1 , ]n i i ii iiN L MTD O O k NRR??? ? ? ?? 公式（ 311） 其中， N 為站點(diǎn)數(shù)， iR 為最小物理傳輸速率， M 為允許 MSDU 的最 大值，O 為額外開(kāi)銷 (例如：幀間間隔 IFS、輪詢幀和 ACK 的時(shí)間 )。 VBR 類型的業(yè)務(wù)選擇峰值和平均數(shù)據(jù)速率的中間值是一種資源預(yù)留的方式，它給 VBR 類型的業(yè)務(wù)分配了額外時(shí)間的方式來(lái)支持它突然增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，以避免所分配的 TXOP 不足，造成大量包被丟棄的情況。雖然這種預(yù)留會(huì)造成一定程度上的時(shí)間浪費(fèi)，但是能降低丟包率，也是一種值得權(quán)衡的舍棄。 本算法中根據(jù)丟包率調(diào)整 ir 的目的是為了將丟包率維持在一個(gè)合適的值，并以這個(gè)值來(lái)靈活的調(diào)整額外分配給站點(diǎn) TXOP，從而達(dá)到保證丟包率的同時(shí)盡量減少浪費(fèi)的目的。算法選擇丟包率作為調(diào)整參數(shù)的原因在于 VBR 業(yè)務(wù)的突發(fā)性是造成丟包的一個(gè)重要原因，從而對(duì)丟包率的適當(dāng)調(diào)整會(huì)使得 VBR 業(yè)務(wù)的性能得到改善。進(jìn)行丟包率比較的時(shí)間間隔不應(yīng)該過(guò)長(zhǎng)，也不能太短，過(guò)長(zhǎng)則對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的反饋不及時(shí)，調(diào)整效果不明顯，太短則因頻繁的計(jì)算和調(diào)整，增加了算法的復(fù)雜程度。本算法設(shè)定每隔 5 個(gè)調(diào)度周期進(jìn)行一次丟包率的比較。 4) 為了保證競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)間，當(dāng)新進(jìn)入的業(yè)務(wù)流滿足式 (312)時(shí)，則為它分配傳輸機(jī)會(huì)，否則拒絕。 1 1Nk k cpkTD TD T T? ?? ? ?? 公式（ 312） 式（ 312） 表示當(dāng)有新的站點(diǎn) k+1 進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先應(yīng)該確定分配給它的 TXOP 與之前 N 個(gè)站點(diǎn) TXOP 之和是否小于一個(gè)超幀時(shí)長(zhǎng)與超幀中競(jìng)爭(zhēng)時(shí)長(zhǎng)的差，若是滿足式 (312)，則允許站點(diǎn) k+1 接入，否則該用戶被拒絕。 本章小結(jié) 本章對(duì)電力無(wú)線網(wǎng)橋 MAC 層技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然后給出了動(dòng)態(tài)調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的 EDCA 優(yōu)化算法和增加用戶容量的 HCCA 優(yōu)化算法，在MAC 層使得電力無(wú)線網(wǎng)橋的性能得到提升。 17 第 4章 電力無(wú)線網(wǎng)橋 組網(wǎng) 技術(shù) 優(yōu)化 （ 3）組網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化，包括 WDS 組網(wǎng)機(jī)制優(yōu)化、負(fù)載均衡機(jī)制等 等 。 電力 無(wú)線網(wǎng)橋基于 WDS 自動(dòng)組網(wǎng)協(xié)議 技術(shù)優(yōu)化 隨著無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用的日趨廣泛 ， 無(wú)線分配系統(tǒng) (Wireless Distribution System,WDS)作為一種靈活的無(wú)線組網(wǎng)方式被普遍采納。 WDS 可以讓多個(gè) 電力 無(wú)線網(wǎng)橋之間進(jìn)行無(wú)線橋接的同時(shí)不影響其無(wú)線覆蓋功能。網(wǎng)絡(luò)中 電力 無(wú)線網(wǎng)橋通過(guò) MAC 地址來(lái)相互識(shí)別，用一個(gè)無(wú)線信道進(jìn)行通信。無(wú)線分配網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的配置工作是比較浪費(fèi)人力和時(shí)間。若有新的 電力 無(wú)線網(wǎng)橋想加入一個(gè)已經(jīng)組建好的 WDS 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，新成員不但自己要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置， WDS 網(wǎng)絡(luò)中的其他 電力 無(wú)線網(wǎng)橋也要重新配置，同時(shí) 電力 無(wú)線網(wǎng)橋通常是架設(shè)在建筑物的頂端或山頂，這對(duì)于已經(jīng)架設(shè)好的 WDS 網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)實(shí)在太不方便了。針對(duì)于此提出一種自動(dòng)協(xié)商構(gòu)建 WDS 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化 方案，該方案包括無(wú)線網(wǎng)橋自動(dòng)組網(wǎng)協(xié)議的設(shè)計(jì)和協(xié)議棧具體的應(yīng)用兩個(gè)方面。 無(wú)線分配系統(tǒng) (WDS)組網(wǎng) 技術(shù) IEEE 協(xié)議起初的 MAC 層協(xié)議所固有屬性并不支持網(wǎng)狀連接，使得網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性能很差。為此 IEEE 成立 s 子工作組，制定標(biāo)準(zhǔn)化的擴(kuò)展服務(wù)集 （ ESS），專門為無(wú)線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)定義 MAC 層協(xié)議以及基于該 MAC 層的網(wǎng)絡(luò)和其它協(xié)議。 IEEE 任務(wù)組，首先制定了無(wú)線分配系統(tǒng)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn) WLAN 在多個(gè) AP 之間通過(guò)自配置多跳的方式組網(wǎng)，提高 WLAN 的覆蓋范圍。無(wú)線分配系統(tǒng)是 協(xié)議組的一部分，用來(lái)作中繼橋接的功能，可以讓無(wú)線 AP 之間通過(guò)無(wú)線進(jìn)行橋接，同時(shí)不影響其無(wú)線 AP 覆蓋的功能。提供了一個(gè)低成本擴(kuò)展你的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的好方案。支持 WDS 技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)橋具有混合的無(wú)線局域網(wǎng)工作模式，可以支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì) 多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。兩個(gè)設(shè)備必須相互配置對(duì)方的 MAC 地址，并且相互連接的兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋須配置相同的信道和相同的 SSID。 無(wú)線分配系統(tǒng) （ WDS） 的應(yīng)用使得無(wú)線網(wǎng)橋可以工作于混合模式，為用戶提供了靈活、簡(jiǎn)便的全新的無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)方式。它改變了原有單一的無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用模式，要么只執(zhí)行無(wú)線覆蓋，要么只執(zhí)行無(wú)線橋接的缺點(diǎn)。大型熱點(diǎn)區(qū)域和企業(yè)用戶的無(wú)線組網(wǎng)環(huán)境中，選用 WDS 技術(shù)的解決方案，可以在本區(qū)域能做到無(wú)線覆蓋，又能通過(guò)選用定向天線來(lái)連接遠(yuǎn)程支持 WDS 的無(wú)線網(wǎng)橋。這樣就大 18 大提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活性和便捷 性，只要更換天線就可以隨意擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為覆蓋或者橋接，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者可以購(gòu)買盡可能少的無(wú)線設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成本的降低。電信運(yùn)營(yíng)商們?cè)谌珖?guó)各地正在部署的無(wú)線城市，很多都采用了無(wú)線分配系統(tǒng)所提供的組網(wǎng)方式。提高了網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性，節(jié)省了成本。 無(wú)線網(wǎng)橋自動(dòng)組網(wǎng)協(xié)議（ SBNP） 優(yōu)化 設(shè)計(jì) SBNP 協(xié)議的功能設(shè)計(jì) 智能網(wǎng)橋（ SmartBright）：實(shí)現(xiàn)了 WDS 網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)組網(wǎng)功能的無(wú)線網(wǎng)橋。智能網(wǎng)橋作為 AP 的一種功能模式，主要用于方便地建立 WDS 連接和防止 WDS 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生環(huán)路，只 要具有相同的 Smart_ID 號(hào)的 AP 設(shè)備，就能自動(dòng)建立 WDS 網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)須手動(dòng)設(shè)定遠(yuǎn)端設(shè)備 MAC 地址和信道的選擇。 Smart_ID 是由用戶在配置 WDS 網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中輸入的長(zhǎng)度小于 16 個(gè)字節(jié)的字符串。 A P 1A P 2A P 3A P 4WiredLANW D S L I N KW D S L I N KWDS LINK 圖 41 WDS 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 如圖 41 所示的是一個(gè)典型 WDS 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)， WDS 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的無(wú)線網(wǎng)橋數(shù)量一般在 45 個(gè)比較合適，這是受無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自身的帶寬窄、信道間干擾強(qiáng)所限，太多設(shè)備會(huì)影響無(wú)線通信的質(zhì)量。因此在 SmartBright 模式下規(guī)定一個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋設(shè)備最多可以與 8 個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋建立連接。把 WDS 網(wǎng)絡(luò)中具有相同 Smart_ID 的設(shè)備看作是一個(gè)工作組，那么一個(gè)工作組里面最多有 9 個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋。如果此時(shí)有第 10 個(gè)無(wú)線網(wǎng)橋想要加入這個(gè)工作組，即使它的 Smart_ID 與這個(gè)工作組的 Smart_ID 相同，也不能與這個(gè)工作組中的網(wǎng)橋建立連接。 SBNP 協(xié)議幀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) SBNP 幀主要由 SBNP 控制幀頭和 SBNP 消息體兩部分組成。 SBNP 控制幀頭的結(jié)構(gòu)如表 41。 表 41 SBNP 控制幀頭 19 Version Frame Type TOA PL Packet ID Flags Offset Fragment Reserved FCS SA DA SBNP 控制幀頭：主要包含協(xié)議的版本信息、幀頭長(zhǎng)度、幀類型等字段。針對(duì) SBNP 控制幀頭字段詳細(xì)說(shuō)明如表 62： 表 62 SBNP 控制幀頭字段說(shuō)明 字段名稱 中文解釋 長(zhǎng)度 字段說(shuō)明 Version 版本信息 1 byte 表示協(xié)議當(dāng)前是哪個(gè)修訂版本。 Frame Type 幀類型 4 bits 表示緊跟在幀頭后面的消息體的類型 ,0000 為命令消息幀、 0001 為數(shù)據(jù)消息幀、 0010 為管理消息幀，其它保留。 TOA MAC 地址類型 4 bits 表示不同長(zhǎng)度的源地址和目的地址，如果以 6 字節(jié)的 MAC 做地址，其值為 0110，如果以 8 字節(jié)的 MAC 為地址，其 值為 1000。 PL 幀長(zhǎng)度 1 byte Packet Length 的縮寫 ,表示整個(gè)幀的長(zhǎng)度。 Packet ID 幀的識(shí)別 標(biāo)識(shí) 2 bytes Packet Identification 為當(dāng)前數(shù)據(jù)報(bào)的識(shí)別符號(hào)，對(duì)同一數(shù)據(jù) 報(bào)的所有分段，該值都應(yīng)設(shè)成一樣，重組 數(shù)據(jù)報(bào) 過(guò)程 ，只有相同 PacketID 的分段才可結(jié)合。 Flags 分段標(biāo)志 4 bits 前兩位保留，固定為 0；第三位為 0，表示沒(méi)有分段，第三位為 1 表示有分段，第四位為 0 表示這是最后一個(gè)分段，第四位為 1 表示分段尚未結(jié)束，后面還有分段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 Offset 幀偏移地 址 14 bits 表示當(dāng)前分段的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊在整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中的位置，實(shí)際上指的是，當(dāng)前分段的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊是整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文中的第幾個(gè)數(shù)據(jù)塊。 Fragment Reserved 保留字段 2 bytes 用于協(xié)議的完善和擴(kuò)充。 FCS 校驗(yàn)和 2 bytes 校驗(yàn)幀頭，如果正確接收幀否則丟棄。 SA 源 MAC 地址 8 bytes 開(kāi)始為定義 8 個(gè)字節(jié)，現(xiàn)主要到前 6 個(gè)，后兩位字節(jié)隨機(jī)數(shù)填充，也可以用來(lái)協(xié)議的擴(kuò)充。 DA 目標(biāo) MAC 地址 8 bytes 后兩位隨機(jī)數(shù)填充，也可以用來(lái)協(xié)議的擴(kuò)充。 SBNP 消息體：消息體承載著自動(dòng)組網(wǎng)的相關(guān)信息，它是協(xié)議核心部分。 命令消息幀的應(yīng)用例子 接下來(lái)闡述 SBNP 協(xié)議命令幀如何判斷 WDS 網(wǎng)絡(luò)中是否有伙伴無(wú)線網(wǎng)橋存在的過(guò)程。 Smart_ID 不能由明碼 傳播，采用了 MD5(RN+ Smart_ID)產(chǎn)生的密鑰方式，將密鑰在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中傳輸，接收的一方對(duì)密鑰進(jìn)行匹配，若匹配成功說(shuō) 20 明自己是和發(fā)送方是伙伴無(wú)線網(wǎng)橋。 RN 在 SBNP 協(xié)議的幀消息體中已經(jīng)定義，它是個(gè)隨機(jī)數(shù)。其過(guò)程如下： (1) 無(wú)線網(wǎng)橋 A 產(chǎn)生隨機(jī)數(shù) RN 作為口令，用探測(cè)消息幀廣播發(fā)送，并計(jì)算K1=MD5(RN + Smart_ID1)。 (2) 接收到探測(cè)消息幀的無(wú)線網(wǎng)橋 B，取出 RN 字段和自己的 Smart_ID2，然后計(jì)算 K2=MD5(RN + Smart_ID2)，并將 K2 放入探測(cè)響應(yīng)消息幀中發(fā)送給無(wú)線網(wǎng)橋 A。 (3) 無(wú)線網(wǎng)橋 A 接收到探測(cè)響應(yīng)消息幀，取出 K2 和 K1 相比較，若相等說(shuō)明兩者的 Smart_ID 相同，接著發(fā)送確認(rèn)消息幀告知對(duì)方彼此是伙伴。 (4) 收到確認(rèn)消息幀的無(wú)線網(wǎng)橋 B 就知道無(wú)線網(wǎng)橋 A 與自己的 Smart_ID 一樣，讀取記錄無(wú)線網(wǎng)橋 A 消息體的信息。 通過(guò)以上這四個(gè)步驟，無(wú)線網(wǎng)橋 A 和無(wú)線網(wǎng)橋 B 完成了互相識(shí)別，隨即數(shù)口令字段的添加，避免了 Smart_ID 的明碼傳輸，增強(qiáng)了 WDS 自動(dòng)組網(wǎng)的安全性。這一過(guò)程在智能網(wǎng)橋模式組 網(wǎng)過(guò)程中將作為一個(gè)最基本的流程貫穿始終。 SBNP 協(xié)議隧道