802.11网络中的吞吐量

IEEE®802.11™工作组不断向802.11规范添加功能[1.]提高WLAN网络的吞吐量和可靠性。吞吐量是一段时间内传输的数据量。媒体访问控制（MAC）层吞吐量是指MAC层在一段时间内成功传输的数据量。MAC协议数据单元（MPDU）是MAC层的传输单元。在802.11n中，引入了MPDU聚合以提高吞吐量。当支持MPDU聚合时，MAC层将多个MPDU聚合为一个聚合MPDU（A-MPDU）进行传输。这减少了传输多个帧时的信道争用开销，从而提高了吞吐量。在802.11ac中[万博1manbetx1.]和802.11ax[2.]，增加了A-MPDU长度的最大限制，从而在WLAN网络中获得更好的吞吐量。

802.11网络模型

此示例使用五个节点模拟一个WLAN网络，如图所示。这些节点利用具有物理载波侦听和虚拟载波侦听的碰撞避免（CSMA / CA）的载波感性多次访问。物理载波感测使用清晰的通道评估（CCA）机制来确定介质是否在发送之前忙。虽然，虚拟载波传感器使用RTS / CTS握手来防止隐藏节点问题。

示例中的模型显示了各种统计数据，如PHY层和MAC层的发送、接收和丢弃数据包的数量。此外，该模型还显示了有助于分析/估计节点级和网络级性能的运行时图。该模型根据TGax任务组公布的校准结果进行了验证[4.]用于在TGax评估方法中指定的框3场景(测试1a、1b和2a) [3.]．

WLAN网络

WLAN节点的组成

WLAN节点的组件如图所示。按上图中每个节点的箭头按钮可检索信息。

应用，EDCA MAC和PHY块增强

这个例子是对基于物理层和MAC的多节点802.11a网络建模的例子。有关WLAN节点各层的更多信息，请参阅示例文档页。本例中使用的应用程序、EDCA MAC和PHY块具有这些增强基于物理层和MAC的多节点802.11a网络建模．

应用程序:

应用层能够生成具有不同优先级的数据，如图所示。这些优先级使用访问类别属性中的“应用流量产生器”块掩码参数。

EDCA麦克:

在此示例中使用的EDCA MAC块在使用的MAC块上具有这些增强功能基于物理层和MAC的多节点802.11a网络建模实例

体育:

能够生成和解码非ht, HT-MF, VHT, HE-SU和HE-EXT-SU格式的波形

吞吐量测量

吞吐量因应用程序，MAC和PHY层而异。配置中的任何更改都可以增加或减少吞吐量。您可以改变这些参数的组合来测量和分析吞吐量。

除了以上参数，您还可以通过改变节点位置、Tx和Rx增益、信道损失、网络中的节点数量、MAC竞争参数、发送链数量和速率自适应算法来分析MAC吞吐量。这个例子演示了通过改变数据包大小来测量和分析MAC吞吐量应用程序流量生成器块

应用程序包的大小

吞吐量与应用程序包大小成正比。较小的数据包大小会导致要传输更多数据包。在MAC层，每个发送的分组都有一个争用时间的开销。这是因为MAC层确保通道是空闲的特定时间（参见[1.])在发送任何数据包之前。因此，随着分组大小的减小，争用开销增加，导致吞吐量降低。

模型配置

您可以使用以下步骤配置应用程序数据包大小:

运行模拟并观察吞吐量。TGax在[4.]如下所示：

上面的绘图比较了WLAN工具箱的校准结果，针对[中列出的其他公司的已发布结果4.]．蓝色曲线表示WLAN工具箱的结果，而灰色曲线则代表其他公司的结果。

模拟结果

模型的模拟生成：

这个图显示了MAC状态转换与仿真时间。

您还可以使用上述可视化中的“观察MAC队列长度”按钮观察MAC层传输缓冲区的实时状态。

此图显示了模拟结束时的网络统计信息。

用TGax校准结果验证应用层吞吐量

TGax专责小组[4.]针对不同场景发布的应用程序吞吐量结果。您可以在“statistics.mat”中存储的“statisticsTable”的“吞吐量”列中观察网络中每个节点的第3层（MAC层之上）吞吐量。MAC模拟器的TGax校准场景发布了具有逻辑链路控制（LLC）层开销的用户数据报协议（UDP）的应用程序吞吐量结果。

要根据模拟结果计算应用程序吞吐量，请使用以下代码：

%Load statistics.mat（模拟输出）文件simulationResults =负载('统计数据',“statisticsTable”）;%统计数字统计= simulationResults.statisticsTable;%在网络中成功传输MAC层字节TotalMactxBytes = Sum（stats.mactxbytes）;%UDP和LLC开销（字节）udpOverhead=36；llcOverhead=8；% UDP & LLC开销(字节)在网络udpAndLLCOverhead=总和（统计数据MACTxSuccess）*（udpOverhead+llcOverhead）；%已成功传输应用程序字节totnolapptxbytes = totalmactxbytes  -  udpandllcoverhead;%网络中最后一次传输完成的时间（微秒）仿真时间= max（stats.macrecentframestatusimestamp）;％应用程序吞吐量（Mbps）应用程序吞吐量=（总AppTXBytes*8）/模拟时间；disp(['应用程序吞吐量='num2str（应用程序吞吐量）'Mbps']);

应用程序吞吐量= 4.7276 Mbps

在30秒的模拟时间内，不同TGax校准场景的应用程序吞吐量根据不同的MAC业务数据单元(MSDU)大小绘制如下:

进一步的探索

配置选项

你可以修改这些配置参数来进一步研究这个例子:

相关实例

请参考这些示例以进一步了解：

这个示例允许您使用Simulink模型创建和配置多节点802.11网络，以分析MAC和应用层吞吐量。万博1manbetx在该模型中，利用仿真结果得到的MAC吞吐量来计算应用层吞吐量。该模型使用TGax评估方法中指定的Box 3场景(测试1a、1b和2a)进行验证[3.]以确认它符合IEEE 802.11 [1.]．本例得出计算的应用层吞吐量在已公布的校准结果中规定的最小和最大吞吐量范围内[4.]．

附录

本例中使用的辅助函数和对象包括：

参考文献