在802.11ax以前，MAC的接入機(jī)制是典型的CSMA機(jī)制（即DCF中所采用的CSMA/CA）。在引入了OFDMA的需求之后，802.11ax的MAC層隨機(jī)接入機(jī)制也發(fā)生了變化，在協(xié)議中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的CSMA思想，802.11ax采用了基于ALOHA思想設(shè)計了競爭協(xié)議。本節(jié)我們主要就是介紹802.11ax中所采用的TF（Trigger Frame）以及TF-R（Trigger Frame for Random access）機(jī)制。

本節(jié)我們討論內(nèi)容主要參考Draft 0.1中的相應(yīng)描述，以及如下提案（按照時間順序）：

IEEE 802.11-15/0365r0：UL MU ProcedureIEEE 802.11-15/0880r2：Scheduled Trigger framesIEEE 802.11-15/0875r1：Random Access with Trigger Frames using OFDMAIEEE 802.11-15/1137：Triggered OFDMA Random Access ObservationsIEEE 802.11-15/1105r0：UL OFDMA-based Random Access ProcedureIEEE 802.11-15/1047r0：Random RU selection process upon TF-R receptionIEEE 802.11-15/1370r0：UL OFDMA Random Access ControlIEEE 802.11-16/0582r3：Random Access RU Allocation in the Trigger Frame

以上的草案資源整理如下

注：由于協(xié)議正在制定的過程中，所以會存在TBD（To Be Determined）的部分以及不斷更新的協(xié)議內(nèi)容，筆者未必跟上最新的協(xié)議進(jìn)程，如果有錯漏的地方，還請見諒。

TF（Trigger Frame）接入機(jī)制

802.11ax與傳統(tǒng)的DCF所需求的MAC層機(jī)制是不同的。傳統(tǒng)的DCF同一個時刻只有一個用戶接入信道，而由于802.11ax采用OFDMA技術(shù)，其需求多個用戶可以同一時間接入信道（選擇的RU是正交的）。

本節(jié)我們所介紹的TF機(jī)制，主要是用在UL MU （Uplink Multi-users）這種上行傳輸?shù)膱鼍跋碌?。TF機(jī)制是一個上行傳輸?shù)目蚣?，其具體的隨機(jī)接入的方法是TF-R機(jī)制。參考draft 0.1中，第10.3.2.11.4節(jié)部分，以及草案（IEEE 802.11-15/0365r0），我們描述協(xié)議中TF接入機(jī)制。

注：如果研讀過協(xié)議草案的可以發(fā)現(xiàn)，802.11協(xié)議指定是一個非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，其屬于一個個小草案慢慢疊加，一步一步往上設(shè)定的過程，比如在IEEE 802.11-15/0365r0草案中，僅僅是一個很簡單的TF的機(jī)制，并沒有設(shè)置一些具體內(nèi)容。在TF機(jī)制基本思想通過以后，協(xié)議會在其上進(jìn)一步設(shè)計，最終不斷修改才獲得了最終的802.11協(xié)議版本。

TF是一種上行接入的傳輸框架，其定義了一個很簡單的過程：

AP發(fā)送Trigger frame，宣稱這一輪接入開始。Trigger frame中，包含了節(jié)點(diǎn)上傳所使用的時頻資源（RU）信息。根據(jù)Trigger frame中的指示，節(jié)點(diǎn)選擇其對應(yīng)的RU位置，進(jìn)行OFDMA的接入。多個節(jié)點(diǎn)同時向AP發(fā)送上行PPDU。AP接收完全部數(shù)據(jù)后，反饋ACK，結(jié)束這一輪傳輸。在草案（IEEE 802.11-15/1105r0）中，TF幀不僅僅指定了什么節(jié)點(diǎn)發(fā)，還指定了節(jié)點(diǎn)的發(fā)送一系列參數(shù)，如下圖：

其中第一列是該RU被分配給那個用戶（具體是指定用戶的AID），如果AID設(shè)置為RA（協(xié)議中RA的AID號還沒給定，即TBD），那么該RU就是供節(jié)點(diǎn)競爭的。后面的幾列包含了比如Coding Type以及MCS值，這一塊細(xì)節(jié)較多，所以我們就不展開了。

以上就是一個TF的接入框架，筆者總結(jié)其與傳統(tǒng)的802.11相比有以下不同：

單節(jié)點(diǎn)接入和多節(jié)點(diǎn)接入：傳統(tǒng)的802.11中，都是單個節(jié)點(diǎn)占據(jù)整個信道的。在TF中，多個節(jié)點(diǎn)基于OFDMA，同時接入信道。發(fā)起者不同：在傳統(tǒng)的802.11中，節(jié)點(diǎn)只要競爭到信道，就可以立刻發(fā)起傳輸。而在TF中，只有當(dāng)AP發(fā)送了TF幀之后，節(jié)點(diǎn)才可以發(fā)起上行接入競爭。ACK反饋時機(jī)不同：在傳統(tǒng)802.11中，ACK是在發(fā)送完之后，立刻被反饋的。而在TF中，ACK實(shí)際上是等所有用戶都傳輸完之后，再一次反饋給所有接受者的。由于每一個發(fā)送者可能發(fā)送的數(shù)據(jù)包長短不一，所以先發(fā)送完的，需要等待后發(fā)送完的。這一點(diǎn)實(shí)際上也是多用戶接入?yún)f(xié)議一個設(shè)計的公共問題。使用場景不同：基于以上的幾點(diǎn)不同，我們還可以理解，TF機(jī)制本身就是在假定網(wǎng)絡(luò)是工作在基礎(chǔ)架構(gòu)的情況下，進(jìn)行的設(shè)計，其不好在IBSS網(wǎng)絡(luò)情況下工作。而傳統(tǒng)802.11中的DCF設(shè)計，是即可以在基礎(chǔ)架構(gòu)模式下，也可以在IBSS模式下工作的。

注：802.11ax中不是完全把DCF刪除，而是分時采用不同的模式。TF機(jī)制主要是用在上行接入這一部分的，有關(guān)我們這一節(jié)不進(jìn)行展開。

TF-R（Trigger Frame for Random access）

TF-R是基于TF的進(jìn)一步擴(kuò)展，是在TF機(jī)制中，引入了競爭的機(jī)制，其基本思想是Slot-Aloha。參考draft 0.1中，第25.5.2.6.1節(jié)部分，以及草案（IEEE 802.11-15/1105r0），我們描述協(xié)議中TF-R接入機(jī)制。

初看上圖是比較復(fù)雜的，以下我們一步一步做解析。

TF-R是將原來時域競爭轉(zhuǎn)為頻率競爭（如左邊紅色豎線上所示）。

TF-R是在我們前面所述的TF過程之前執(zhí)行的，在每一次接入時，AP首先發(fā)送TF-R幀，在該幀中的部分RU其相應(yīng)AID=X，這個X代表這個RU是供節(jié)點(diǎn)競爭接入的。節(jié)點(diǎn)在識別到TF-R幀之后，具體是采用OBO（UL-OFDMA Backoff）的機(jī)制競爭（我們所述TF-R的接入思想是基于Aloha而不是CSMA的主要原因也在這里）。

Aloha和CSMA的核心區(qū)別在于LBT（Listen Before Talk）機(jī)制上：Aloha是沒有LBT的，而CSMA是基于LBT的。

在OBO中，每一個節(jié)點(diǎn)首先從CWO（Contention Window for UL-OFDMA）窗口中，選擇一個隨機(jī)數(shù)并放入Backoff counter中。如上圖，STA1選擇的是10，STA2選擇的是4，STA3選擇的是0。然后節(jié)點(diǎn)比較，這一輪TF-R幀中，可供競爭的RU slot的數(shù)目，比如上圖RU數(shù)目為3。若Backoff counter小于RU的總數(shù)（比如STA3選擇為0，其小于3），那么節(jié)點(diǎn)就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，反之不行。那么該節(jié)點(diǎn)就隨機(jī)選擇一個RU（比如上圖，從3個中隨機(jī)選擇1個，即RU=3），然后在該RU上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

當(dāng)RU=3被競爭之后，開始下一個的TF-R。此時節(jié)點(diǎn)首先要進(jìn)行Backoff過程，即本地的Backoff counter要減去上一輪總的競爭RU數(shù)目（比如STA2選擇為4，那么要減去3，即將Backoff counter設(shè)置為1）。若新的一輪中節(jié)點(diǎn)的Backoff counter小于這一輪的可供競爭的RU數(shù)目（比如STA2現(xiàn)在Backoff counter為1，RU數(shù)目為2），那么該節(jié)點(diǎn)競爭勝利，可以任意選擇一個RU（比如選擇RU=1）。只有當(dāng)TF幀中，有被用來Random Access的RU的時候（即TF-R幀），其才會觸發(fā)OBO的過程，若該TF幀中沒有這種RU，那么不會進(jìn)行Backoff。

當(dāng)RU資源被競爭好以后，AP發(fā)送TF幀，節(jié)點(diǎn)正式向AP反饋上行數(shù)據(jù)，其過程就和我們之前所述的TF過程一樣了。

注：Slot-Aloha的思想是用來判斷節(jié)點(diǎn)在這個時刻可不可以發(fā)送，并沒有包含在哪個位置具體傳輸?shù)臋C(jī)制。故OBO主要是用來判斷，節(jié)點(diǎn)能不能發(fā)的，至于使用哪個信道具體發(fā)送，那么這里是隨機(jī)的。這一塊可能有性能評估的問題，不過目前協(xié)議是這樣設(shè)定的。

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