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TEST

The MAC model

Infrastructure association

在基础设施模式下的关联操作是由关联管理器执行的一项高级 MAC 功能，该功能通过一个基类（WifiAssocManager）和一个默认子类（WifiDefaultAssocManager）来实现，并由 StaWifiMac 类的 AssocType 属性进行控制。该属性决定了非 AP 的 STA/MLD 是执行传统的关联操作还是与 AP 设备进行 ML 建立（后者仅适用于与多链路 AP 进行关联的 EHT 设备；如果在不符合此条件的情况下选择此选项，系统将自动回退到传统的关联操作）。站 MAC、关联管理器基类和子类之间的交互关系如图所示：扫描过程。

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这个图的过程如下:

首先STA启动扫描(StartScanning),根据扫描参数过滤掉那些不符合条件的接入点(ap)。当STA接收到来自AP的Beacon或Probe Response帧时，通过NotifyApInfo(apInfo)过程，STA会将这些信息传递给关联管理器(Assoc. Manager)，并将其按照某些排列规则(由子类定义)加入到AP列表中。如果扫描超时（ScanningTimeout），系统会从已排序的AP列表中提取出最佳AP(bestAp)。接下来，默认的关联管理器（Default Assoc. Manager）会决定是否立即结束扫描（EndScanning），如果已获取到 AP 信息，则立即安排对 EndScanning() 函数的调用；否则，在预设的主动/被动扫描时间结束后再进行调用。如果有多个链路可以建立，系统会选择合适的链路，并根据需要调整信道。最后，STA向选定的最佳AP发送关联请求（Send Association Request）以完成连接的建立。

StartScanning (scanParams)：STA 开始扫描时，会根据传入的参数（如扫描时间、扫描频道等）设置扫描条件。

STA 接收到 Beacon/Probe Response frame：此时，STA 接收到 AP (接入点) 发送的 beacon 或 probe 响应帧，其中包含了 AP 的信息。

NotifyApInfo (apInfo)：NotifyApInfo(apInfo) 是在连接过程中，STA（终端设备）接收到来自接入点（AP）的信息时，关联管理器（Assoc. Manager）用来更新AP列表的一个过程。具体来说：

  • apInfo 是包含接入点信息的对象，通常包括AP的信号强度、SSID、支持的速率、加密方式等参数。
  • 该函数会将接收到的AP信息添加到一个已排序的AP列表中。排序的依据由子类定义，通常是根据信号强度、网络负载、加密方式等因素来决定哪个AP最合适。

ScanningTimeout (bestAp)：在扫描过程中，如果扫描超时，关联管理器会从已排序的 AP 列表中选择最优的 AP 来进行关联。

DoStartScanning：默认关联管理器会调用这个函数来开始扫描，移除不符合扫描条件的 AP 信息。

EndScanning()：当扫描结束时，会调用这个函数。如果扫描到多个可用链接，管理器会尝试识别哪些链接可以设置，并在其他 STA 上切换信道（如果需要并且允许的话）。

Schedule call to EndScanning()：此函数会根据扫描的完成情况安排对 EndScanning() 的调用。

Send Association Request：当 STA 找到最佳 AP 后，会发送关联请求。此时，AP 信息已经包含了与 STA 之间的通信所需的信息，STA 可以准备好与 AP 建立连接。

Roaming(漫游)

目前不支持二层漫游（即 STA 从一个 AP 切换关联到另一个 AP）。因此，IEEE 802.11 标准 [ieee80211] 中描述的最小/最大信道驻留时间实现也被省略，因为它仅在信道漫游的上下文中才有意义。

Channel access(信道访问)

帧聚合的方式

  1. MSDU(MAC Service Data Unit)，即MAC 服务 数据单元，MSDU仅仅是数据帧的Payload部分，没有Header，可以把MSDU理解成Ethernet报文；

  2. MPDU(MAC Protocol Data Unit )，即MAC 协议 数据单元，是Payload+MAC层的数据包头部，也可以大致理解为MDPU = MAC层头部 + MSDU。

    802.11n的MSDU聚合和MPDU聚合扩展，两者可以组合在一起（两级聚合)

  3. PPDU(Physical Layer Protocol Data Unit)，物理层协议数据单元，它包括物理层前导码信息、物理层帧头部和净荷信息三部分。

    对图片的逐层解释：

    1. 网络层（Layer 3）

      • 数据从网络层（如 IP 包）向下传递到数据链路层。
      • 在无线网络中，这通常称为 L3–L7 数据。

    2. 数据链路层（Data-Link Layer, Layer 2）

      这一层分为两个子层：

      • LLC（Logical Link Control）
        • 提供帧同步和错误控制。
        • 上层数据在这里形成 MSDU（MAC Service Data Unit）。
      • MAC（Medium Access Control）
        • MSDU 传到 MAC 子层后，被封装成 MPDU（MAC Protocol Data Unit）。
        • MPDU = MAC Header + MSDU + MAC Trailer（如 FCS）。
        • 图中标注：MSDU is encapsulated in the MPDU。

    3. 物理层（PHY Layer）

      在无线网络中，物理层也分为两个子层：

      • PLCP（Physical Layer Convergence Procedure）
        • 负责将 MPDU 进一步封装成 PPDU（PLCP Protocol Data Unit）。
        • 图中标注：MPDU = PSDU，即 MPDU 作为 PSDU（PHY Service Data Unit） 传入物理层。
        • PLCP 会加上 Preamble（前导码） 和 PHY Header。
      • PMD（Physical Medium Dependent）
        • 将 PPDU 转换成实际的 比特流（0101…），通过无线电波发送出去。
        • 图中标注：Data is transmitted as bits

802.11ax

802.11ax中的MAC层接入机制

OFDM和OFDMA技术

802.11 ax 采用了 OFDMA 调制方式，OFDMA 是在 OFDM 的基础上改进而来，在 802.11 ax 协议提出之前已经在移动蜂窝网上得到了应用。802.11 ax 将 OFDMA 技术移植到了无线局域网并进行了简化。传统的 OFDM 技术在传输数据信号时，无论数据量多大都会在传输时间内独占整个信道，802.11ax 利用 OFDMA 技术将信道划分为若干个子载波，多个用户可以同时被分配一定数值的带宽接入信道传输数据。

与802.11 ac使用的正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术不同，802.11ax采纳了移动蜂窝网络率先使用的正交频分多址 （OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技术，多个终端同一时间并排传输数据，避免了竞争和等待，降低时延的同时也提高了传输效率。

OFDMA 技术是在OFDM的基础上加入多址（即多用户）技术演进而来的。OFDMA技术将帧结构重新设计，细分成若干资源单元（RUs，Resource Units），为多个用户服务。 以20MHz信道为例，在OFDM方案里每一帧由52个数据子载波组成，但由于这一帧只为一个终端服务，当传输的数据包过小的时候，空载的子载波也无法分配给其他终端，而在OFDMA方案里每一帧由234个数据子载波组成，26个子载波被定义为 一个资源单元，每个资源单元可以为一个终端服务，这样每一帧就可以同时为9个用 户服务，从而提升传输效率。OFDM下连接点（AP）同一时间只能和一个终端交换 数据，即使是下载一张图片也要占用整个通信周期。802.11 ax的编码类型升级到 OFDMA后，适用于小数据包的并行传输，能够让连接点一个通信周期内跟多台设备同时通信，同时尽可能压缩每次通信周期的数据传输量，以提高传输效率和信道利用率，从而使网络更畅通。下图为两种技术的对比

DL OFDMA and UL OFDMA

下行OFDMA接入机制（DL-OFDMA）
上行OFDMA接入机制（UL-OFDMA）

MU-MIMO 技术

MU-MIMO 技术在采用 802.11 ac 标准的设备上便得到了应用，使系统吞吐量得到了提升。但如上表所示 802.11 ac 只实现了 MU-MIMO 的下行传输，不具备上行链路传输的功能，802.11 ac 的 MU-MIMO 最大规格为 4×4，能最多同时向 4 个终端发送 MU-MIMO 数据。802.11 ax 在 802.11 ac 基础上不仅将最大用户数扩大到了 8 个，而且支持上行链路和下行链路的传输。也就是说当连接点向多个终端分享数据包时，终端也可以同时向连接点发送数据，这种全双工的传输方式减少了竞争，提高了传输效率。

DIFS（Distributed Interframe Space）和 EIFS（Extended Interframe Space）是IEEE 802.11标准中定义的两种时间间隔，它们用于控制无线网络中设备之间的通信时序，帮助协调设备的传输行为。它们主要用于确定设备何时可以开始传输数据，以及在信道发生忙碌事件或错误时如何重新进行传输。