802.11be增强多链路传输技术研究

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下一代无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)标准802.11be(WiFi7)致力于提供至少30Gbps的极高吞吐量,并为时延敏感应用提供支持。为了实现其目标,802.11be首次提出了多链路传输的关键技术,即一个设备可以同时使用多条链路进行数据发送或接收。但在繁忙网络环境中,多链路设备同一时刻很可能只能在一条链路上进行数据收发,没有充分发挥其多条链路的优势。为了更有效地利用设备资源,802.11be提出了增强多链路单无线电操作,当终端设备在一条链路上获取到传输机会时,如果另一条链路无法同时操作,设备可应用该机制将第二条链路上的空间流资源切换到第一条链路上,从而增加第一条链路的传输效率。本文针对802.11be的增强多链路单无线电操作进行了以下两个方面的研究。针对当前增强多链路单无线电操作中的上行数据传输机制缺失的问题,本文提出了一种上行增强多链路传输机制。当终端设备竞争到信道资源后,如果先进行空间流切换,在切换这段时间内,信道会被其它设备检测为空闲状态,因此信道很有可能被其他设备抢占。在现有下行数据传输机制中,接入点通过发送初始控制帧并对其进行填充来为终端设备完成空间流切换预留时间。这种方案的优点在于终端设备在初始控制帧以及响应帧交互期间便完成了空间流的切换,无需额外操作并且减少了空间流切换的开销。然而,初始控制帧是触发类型的帧,当前标准不允许终端设备发送。为此,在所提机制中包含了一种新的时间预留方式。该方式通过终端设备发送符合标准规定的帧序列占用信道,来为设备预留出完成空间流切换的时间。仿真实验分析了上行增强多链路传输机制的性能,结果表明上行增强多链路传输机制由于充分利用了空间流资源,可有效提升链路速率,降低传输时延。基于强化学习算法提出了一种设备传输模式的自适应选择算法。当终端设备在一条链路上获取传输机会时,综合考虑当前业务需求、空间流数目、以及每条链路的繁忙程度等因素,选择最优的传输模式:传统多链路模式或增强多链路单无线电模式。当网络环境较为空闲,空间流切换时延较长、一次传输机会较短时,终端优先采用传统的多链路传输机制,提升链路的利用率;如果网络环境较为繁忙,两条链路很难聚合时,优先采用增强多链路单无线电模式传输以提高空间流的利用率。仿真结果表明,基于强化学习的增强多链路传输算法能有效提升设备在吞吐量和时延方面的性能表现。
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