80211 发送速率选择算法分析
作者：互联网
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1. 介绍
《802.11无线网络权威指南 第二版》中对于选速和降速的描述：
市面上所有802.11接口均支持某种降速机制，可以根据不同网络环境调整所使用的数据传输速率。速率选择主要决定一张网卡该在何时提高速率以提高链路品质。802.11标准并未规范工作站如何决定降速（或者升速），因此速率选择如何实现就留给芯片组厂商自行决定。几乎所有芯片组具有自己的一套选速机制，因此大多数802.11接口的操作方式均有所不同。速率选择是可编程的，一般由驱动程序控制。
最常被用来判断何时应该变速的算法，其实是通过一些不是那么严格的信号质量测量。信号质量可以直接就信噪比加以测量，或者间接观察有多少帧需要重传。直接测量信噪比可以针对最近一个帧的瞬间信号质量，或者就最近一段时间所接收到的一定数量的帧取平均数。有些芯片会直接测量信噪比，不过随后会将之转换为相应的“信号质量signal quality”。当信号质量变差，芯片就会以降速来应变。
至于间接测量，则是监测瞬间或者平均遗失多少帧，然后予以适当补偿。采用间接测量的算法简单来说就是：如果帧已经遗失且帧重试计数器已经用尽，那就降速到下一档，然后重试一遍。反复进行以上步骤直到帧送出，或者一直尝试到以最低速率都无法成功传送为止。采用间接信号质量测量的芯片组或许会稍微修改上述算法，以避免耗费过多时间在物理层所支持的所有速度间逐次降速。尤其是近来的芯片组均支持不少的速率，在较低速率上反复重试将会相当费时。
1.1 发送速率的选择
代码中的数据结构如下所示：
/* MIMO Tx parameter, ShortGI, MCS, STBC, etc. these are fields in TXWI. Don't change this definition!!! */
typedef union _HTTRANSMIT_SETTING {
#ifdef RT_BIG_ENDIAN
struct {
USHORT MODE:2; /* Use definition MODE_xxx. */
USHORT iTxBF:1;
USHORT rsv:1;
USHORT eTxBF:1;
USHORT STBC:2; /* SPACE */
USHORT ShortGI:1;
USHORT BW:1; /* channel bandwidth 20MHz or 40 MHz */
USHORT MCS:7; /* MCS */
} field;
#else
struct {
USHORT MCS:7; /* MCS */
USHORT BW:1; /* channel bandwidth 20MHz or 40 MHz */
USHORT ShortGI:1;
USHORT STBC:2; /* SPACE */
USHORT eTxBF:1;
USHORT rsv:1;
USHORT iTxBF:1;
USHORT MODE:2; /* Use definition MODE_xxx. */
} field;
#endif
USHORT word;
} HTTRANSMIT_SETTING, *PHTTRANSMIT_SETTING;
由上面的代码可知：
* Ralink是通过APHardTransmit函数来发送所有的帧的。而驱动在发送数据时的速率是直接用节点的成员变量PMacEntry->HTPhyMode;
* 在发送一个报文时，它找到对应的节点，就可以取出当前的速率。
* 至于PMacEntry->HTPhyMode，driver中是通过APMlmeDynamicTxRateSwitching函数(call this routine every second ，walk through MAC table, see if need to change AP's TX rate towardeach entry)来实现对每个节点的速率的周期性维护。
2. 算法分析
2.1 算法的流程
在算法中会使用到如下的速率表，算法中会使用该表中的TrainUp以及TrainDown来决定是降速还是升速。
如下是传输速率表的一个例子:
UCHAR RateSwitchTable[] = {
/* Item No. Mode Curr-MCS TrainUp TrainDown
Mode- Bit0: STBC, Bit1: Short GI, Bit4,5: Mode(0:CCK, 1:OFDM, 2:HT Mix, 3:HT GF)*/
0x11, 0x00, 0, 0, 0, /* Initial used item after association；连接后刚开始使用这个速率表项*/
0x00, 0x00, 0, 40, 101,
0x01, 0x00, 1, 40, 50,
0x02, 0x00, 2, 35, 45,
0x03, 0x00, 3, 20, 45,
0x04, 0x21, 0, 30, 50,
0x05, 0x21, 1, 20, 50,
0x06, 0x21, 2, 20, 50,
0x07, 0x21, 3, 15, 50,
0x08, 0x21, 4, 15, 30,
0x09, 0x21, 5, 10, 25,
0x0a, 0x21, 6, 8, 25,
0x0b, 0x21, 7, 8, 25,
0x0c, 0x20, 12, 15, 30,
0x0d, 0x20, 13, 8, 20,
0x0e, 0x20, 14, 8, 20,
0x0f, 0x20, 15, 8, 25,
0x10, 0x22, 15, 8, 25,
0x11, 0x00, 0, 0, 0,
0x12, 0x00, 0, 0, 0,
0x13, 0x00, 0, 0, 0,
0x14, 0x00, 0, 0, 0,
0x15, 0x00, 0, 0, 0,
0x16, 0x00, 0, 0, 0,
0x17, 0x00, 0, 0, 0,
0x18, 0x00, 0, 0, 0,
0x19, 0x00, 0, 0, 0,
0x1a, 0x00, 0, 0, 0,
0x1b, 0x00, 0, 0, 0,
0x1c, 0x00, 0, 0, 0,
0x1d, 0x00, 0, 0, 0,
0x1e, 0x00, 0, 0, 0,
0x1f, 0x00, 0, 0, 0,
};
表项对应的数据结构为：
typedef struct _RTMP_TX_RATE_SWITCH
{
UCHAR ItemNo;
#ifdef RT_BIG_ENDIAN
UCHAR Rsv2:2;
UCHAR Mode:2;
UCHAR Rsv1:1;
UCHAR BW:1;
UCHAR ShortGI:1;
UCHAR STBC:1;
#else
UCHAR STBC:1;
UCHAR ShortGI:1;
UCHAR BW:1;
UCHAR Rsv1:1;
UCHAR Mode:2;
UCHAR Rsv2:2;
#endif
UCHAR CurrMCS;
UCHAR TrainUp;
UCHAR TrainDown;
} RTMP_TX_RATE_SWITCH, *PRTMP_TX_RATE_SWITCH;
上面的接口中我们重点关注TrainUp和TrainDown。
如果发包错误率（PER: Packet Error Rate）大于等于TrainDown，并且一秒钟内发包数量大于一定数值，Driver就会选择降速；
如果发包错误率小于等于TrainUp, 并且一秒钟内发包数量大于一定数值，Driver就会选择升速；
算法流程参见下图：
2.2算法的分析
* 如果上一秒统计的总的发送报文数<=15,那么仅根据Rssi来选择发送的速率，原则是选择出满足RSSI条件的最大的发送速率；
* 如果发送报文个数>15个，根据发包错误率来决定未来的传输速度。
# 如果发包错误率（PER: Packet Error Rate）大于等于TrainDown，Driver就会选择降速；
# 如果发包错误率小于等于TrainUp，Driver就会选择升速；
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作者：飞越丛林
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/junglefly/article/details/48974077
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