基于A-MPDU子帧位置信息控制的块确认系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于A-MPDU子帧位置信息控制的块确认系统及方法，主要解决IEEE802.11n/ac/ad无线网络中，A-MPDU聚合子帧个数由于受丢失子帧的影响而强制性降低和剧烈波动的问题。其实现步骤为：发送端进行A-MPDU帧聚合时，将被聚合子帧在A-MPDU中的位置信息包含在其MAC层帧头中；接收端收到该聚合帧后，根据接收到子帧的位置信息，将Bitmap确认码表中的对应位置的比特位填充为“1”；将填充完成的Bitmap组装在BlockACK并反馈给发送端，完成对聚合帧的确认。本发明专利技术使得A-MPDU聚合子帧个数不再受丢失子帧的影响，稳定了聚合帧长度，提高了传输效率，可用于高速无线网络。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信网络领域，尤其涉及一种块确认系统及方法，用于IEEE802.11n/ac/ad无线网络中，提高A-MPDU的传输效率和网络吞吐率。
技术介绍
目前，无线局域网WLAN采用的主要技术是IEEE802.11系列标准协议。然而，随着无线网络物理层传输速率的极大的提高，其媒质接入控制层MAC的吞吐率受传输协议开销的影响却越来越严重。为了解决高速数据传输中由开销引起的MAC吞吐率受限问题，IEEE802.11n定义了两种帧聚合方式：MAC层服务数据单元聚合A-MSDU和MAC层协议数据单元聚合A-MPDU。其中，A-MPDU聚合机制为每一个具有相同源地址及目的地址的MAC层服务数据单元MSDU添加MAC帧头和校验序列FCS，将其封装成一个完整的MAC层协议数据单元MPDU子帧，然后将这些MPDU子帧聚合为一个A-MPDU聚合帧并传递给物理层。由于在A-MPDU中，每一个被聚合的子帧都具有独立的MAC帧头和校验序列FCS，在传输过程中信道误比特率BER导致的子帧丢失并不需要重传整个A-MPDU聚合帧，而只需重传所丢失的子帧即可。因此，A-MPDU聚合方式具有较高的传输效率和可靠性。针对A-MPDU的传输，IEEE802.11n定义了一种块确认方式BlockACK。每一个BlockACK帧中包含有一个由16比特的开始序号域和64比特的比特确认码表Bitmap域组成的确认信息BAinformation字段。其中，开始序号域的16比特用来标识被确认的A-MPDU中的起始子帧序号，记为Ss，Bitmap域的64比特用来对A-MPDU中的每一个子帧分别进行确认。由于Bitmap中每一个比特对应一个AMPDU中的子帧，其第i个比特确认的子帧序号等于Ss+i，因此每一个BlockACK只能确认序号在范围[Ss，Ss+63]之内的子帧。当传输A-MPDU出现子帧丢失时，发端在发送下一个A-MDPU时，首先聚合需要重传的丢失子帧，当需要重传的丢失子帧不满足本次传输的聚合度时，再将MAC队列中跟重传子帧具有相同目的地址的子帧进行聚合。因此，在重传的A-MPDU中，起始聚合子帧的序号为上次传输的第一个丢失子帧的序号(记为Sf)。然而，为了保证重传的A-MPDU的每一个子帧能够被确认，则重传聚合的最后一个子帧的序号不能超过Sf+63，否则超出该序号范围的子帧将无法被接收端确认。因此，在A-MPDU传输过程中，重传的A-MPDU的聚合帧长度由于受到丢失子帧的影响而强制性地降低并且剧烈地波动。该问题严重影响了A-MPDU传输的传输效率，限制和降低了无线网络的吞吐率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术问题，在现有的IEEE802.11n协议的基础上，提出一种基于A-MPDU子帧位置信息控制的块确认系统及方法，以提高A-MPDU的传输效率和网络吞吐量。本专利技术的技术方案是这样实现的：一、术语说明MAC：媒质接入控制；MSDU：MAC层服务数据单元；MPDU：MAC层协议数据单元；FCS：校验序列；BER：误比特率PID：聚合子帧在A-MPDU中的位置信息；Bitmap：比特确认码表；BlockACK：块接收确认帧，用于对多帧进行确认；A-MPDU：聚合的媒质接入控制协议数据单元；MAL：最大聚合子帧个数；发送端：发送帧的无线设备；接收端：接收帧的无线设备。二、技术方案本专利技术基于A-MPDU子帧位置信息控制的块确认系统，其主要包括：MAC队列单元，用于存储达到MAC层的数据分组；A-MPDU帧聚合单元，用于将多个MPDU子帧以最大子帧个数组装成一个A-MPDU帧，其中所述的多个MPDU子帧中的每个子帧包含该MPDU子帧在A-MPDU帧中的位置信息以及至少一个MAC层数据分组；缓存队列单元，用于存储所述的多个传输的MPDU子帧；Bitmap分析单元，用于接收确认信息，并根据所述确认信息确定所述的多个MPDU子帧是否需要重传。作为优选，处理单元判断比特确认码表中与所述的MPDU子帧包含的位置信息相对应的比特位是否为“1”。如果该比特位是“1”，则表明该帧被正确接收；否则，表明该帧丢失，需要进行重传。作为优选，帧聚合传输系统还包括一个重传队列，用于存储需要重传的MPDU子帧。作为优选，A-MPDU帧聚合单元读取所述的缓存队列和所述的重传队列中的MPDU子帧以最大子帧个数重新聚合。本专利技术基于A-MPDU子帧位置信息控制的块确认方法，包括以下步骤：接收到达MAC层队列的数据分组；添加帧头到所述的数据分组以生成MPDU子帧；根据最大子帧个数聚合多个MPDU子帧形成A-MPDU帧，其中所述的多个MPDU子帧中包含该子帧在A-MPDU帧中的位置信息；发送A-MPDU帧；接收确认信息，并根据所述确认信息判断所述的多个MPDU子帧中的每个子帧是否需要重传。作为优选，所述的位置信息存储于MPDU的MAC帧头中。作为优选，所述确认信息包括BlockACK，其中所述的BlockACK中包含比特确认码表。作为优选，判断所述比特确认码表中与所述的MPDU子帧包含的位置信息相对应的比特位是否为“1”。如果该比特位是“1”，则表明该帧被正确接收；否则，表明该帧丢失，需要进行重传。作为优选，根据比特确认码表的信息以最大子帧个数重新聚合A-MPDU聚合帧，所述的A-MPDU聚合帧包括重传队列中需要重传的子帧。本专利技术具有如下优点：1)本专利技术通过利用位置信息控制对聚合的媒质接入控制协议数据单元A-MPDU进行确认，使得A-MPDU聚合子帧的个数不再受丢失子帧序号和个数的影响，从而稳定了A-MPDU传输的聚合长度；2)本专利技术与传统确认方法相比，由于稳定了A-MPDU传输的聚合长度，因此增大了A-MPDU帧聚合的传输效率，并提高无线网络媒质接入控制MAC层的吞吐率。附图说明图1为本专利技术的原理示意图；图2为本专利技术中包含有子帧位置信息的MAC层帧头格式；图3为本专利技术的系统结构框图；图4为本专利技术的实现流程图。具体实施方式为使本专利技术目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面参照附图对本专利技术进行进一步的详细说明。参照图1，本专利技术技术原理如下：在A-MPDU聚合帧传输过程中，由于所有聚合子帧的帧序号不一定是连续的，当出现多个子帧丢失时，接收端将没有办法确定当前丢失子帧的准确个数以及每一个丢<本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于A‑MPDU子帧位置信息控制的块确认系统，其特征在于包括：MAC队列单元，用于存储达到MAC层的数据分组；A‑MPDU帧聚合单元，用于将多个MPDU子帧以最大子帧个数组装成一个A‑MPDU帧，其中所述的多个MPDU子帧中的每个子帧包含该MPDU子帧在A‑MPDU帧中的位置信息以及至少一个MAC层数据分组；缓存队列单元，用于存储所述的多个传输的MPDU子帧；Bitmap分析单元，用于接收确认信息，并根据所述确认信息确定所述的多个MPDU子帧是否需要重传。

【技术特征摘要】
1.基于A-MPDU子帧位置信息控制的块确认系统，其特征在于包括：
MAC队列单元，用于存储达到MAC层的数据分组；
A-MPDU帧聚合单元，用于将多个MPDU子帧以最大子帧个数组装成一个
A-MPDU帧，其中所述的多个MPDU子帧中的每个子帧包含该MPDU子帧在
A-MPDU帧中的位置信息以及至少一个MAC层数据分组；
缓存队列单元，用于存储所述的多个传输的MPDU子帧；
Bitmap分析单元，用于接收确认信息，并根据所述确认信息确定所述的多个
MPDU子帧是否需要重传。
2.根据权利要求1所述的块确认系统，其特征在于所述的确认信息包括
BlockACK，所述的BlockACK中包括Bitmap。
3.根据权利要求2所述的块确认系统，其特征在于判断所述bitmap中与所述的
MPDU子帧包含的位置信息相对应的比特位是否为“1”,并根据判断结果决定所述比特
位对应的MPDU子帧是否需要重传。
4.根据权利要求1所述的块确认系统，其特征在于所述的块确认系统，包括一个
重传队列单元，用于存储需要重传的MPDU子帧。
5.根据权利要求1所述的块确认系统，其特征在于所述的A-MPDU帧聚合单元
读取所述的缓存队列和所述的重传...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明旿，刘吉龙，邱智亮，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61