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EDCA、聚合、重传与 Airtime

高吞吐不是由单一高 MCS 决定，而是竞争信道、获得 TXOP、形成足够聚合、在有限 Retry Budget 内被确认的共同结果。

EDCA 的四组参数

每个 AC 具有 AIFSN、CWmin、CWmax 和 TXOP Limit。发送实体在介质空闲 AIFS 后按 Uniform[0, CW] 选择 Backoff，只有 Slot 空闲才递减；检测到 Busy 时冻结。

AIFS[AC] = SIFS + AIFSN[AC] × SlotTime
E[initial_backoff] ≈ CWmin[AC] / 2 × SlotTime

碰撞或未确认后竞争窗口通常按 stage 增长并受 CWmax 限制。高优先级 AC 的参数更激进，但多个本地 AC 同时到零还会发生 virtual/internal collision，低优先级 AC 按失败处理。

CCA Busy 属于物理载波侦听；NAV 根据帧 Duration 建立虚拟载波侦听。发送条件通常要求两者都允许。调试“Backoff 不动”时要分别记录 PHY CCA reason、NAV expiry、TXOP owner 和 power/channel-switch gate。

RTS/CTS、CTS-to-self 可减少隐藏节点影响或保护混合网络，但增加 airtime。是否启用应依据 packet/aggregate duration、collision cost 和环境，而不是只用 RSSI 阈值。

从 MSDU 到 PPDU

MSDU ─┐
MSDU ─┴─ A-MSDU subframes → one MPDU
MPDU ─┐
MPDU ─┼─ delimiters/padding → A-MPDU → PSDU → PPDU
MPDU ─┘

A-MSDU 降低每个 MSDU 的 MAC/crypto 开销，但一个 MPDU 失败会影响其中全部子帧。A-MPDU 让多个 MPDU 共享 PHY preamble，并由 BlockAck 选择性确认。两者组合时，调试必须保留 subframe→MPDU→aggregate 的映射。

聚合准入条件

并不是同一 TID 的包都能聚合。Scheduler 至少检查：

  • Peer/TID BA Session 已建立且 Sequence 落在 TX window；
  • cipher、key generation 和保护方式兼容；
  • MPDU 数、字节数、delimiter/padding、PPDU duration 不超限制；
  • rate/NSS/BW/GI 等 TXVECTOR 能共享；
  • latency-sensitive 包不因等待聚合超过 deadline；
  • power-save、TWT、channel absence 和 coexistence grant 允许发送。

因此应记录“为何停止继续聚合”的 reason，而不只记录最终 aggregate length。

Sequence、BA 与 selective retry

发送端为 MPDU 分配 Sequence 后，在 BA window 中保留状态。收到 Compressed BA 时，SSN 决定 bitmap 起点，每一位确认一个 Sequence。未确认 MPDU可以进入 retry，已确认的释放；BAR 可用于推进或重新同步窗口。

需要区分：

  • MPDU 从未真正发射；
  • 已发射但 PHY abort；
  • 已发射、未收到 BA；
  • 收到 BA 但 bit 未置位；
  • BA 本身解析失败或属于旧 session。

它们对应不同的 Retry、统计和 Rate Control 输入。

Retry Chain

一次 MPDU 可以按多个 rate stage 重试。Retry Budget 既受 retry count，也受 TXOP、lifetime 和业务 deadline 限制。低速 fallback 提高成功概率，却可能消耗巨大 airtime并阻塞同 BSS 其他 STA。

简化期望 airtime：

E[T] = Σ P(reach stage i) × T_attempt(rate_i)
Goodput ≈ P(success) × delivered_payload / E[T]

Rate Control 应以实际 attempt/success 和 airtime 更新，不能把“总线已提交”计作成功样本。

TXOP 内调度

获得 TXOP 后仍要在 duration、BA window、硬件队列和多 AC 公平之间选择 aggregate。常见策略对 Voice 限制聚合等待，对 Best Effort 追求较大 aggregate，对 Background 控制 airtime。公平性最好按 airtime deficit 评估，而不是 packet round-robin。

关键 Trace

每次抽样 TX 记录：Peer/TID/AC、queue delay、AIFS/CW/backoff、CCA/NAV wait、TXOP、aggregate MPDU/bytes、TXVECTOR、per-stage retry、BA SSN/bitmap、最终 reason 和 airtime。

高频路径避免字符串日志；使用定长 binary record 与 ring buffer，在异常触发时冻结。

常见根因链

现象 可能的第一处异常
PHY rate 高但吞吐低 聚合等待不足、BA window 卡住、TXOP 碎片化
小包延迟高 过度聚合、队列层级过多、低速 retry 占用 airtime
某 TID 永久停发 credit/window/key generation 不一致
吞吐呈周期锯齿 Rate probing、PS/scan、queue stop/wake 或 BA teardown
AP 可见数据但无 BA 推进 BA policy/SSN/bitmap/session 不一致

面试追问

  • 为什么提高 A-MPDU 上限不一定提升吞吐？
  • BA bit 为 0 与完全没收到 BA 的处理有何不同？
  • 高优先级 AC 为什么仍可能出现很高尾延迟？
  • 如何证明瓶颈在 contention 而不是 Host queue？

答题要点与适用边界

A-MPDU 上限只有在有足够同上下文数据、窗口和发送时限时才能利用，配置值不等于实际分布。收到 BA 且某 bit=0与完全没有BA的证据不同，后者无法确认对端的接收集合。高优先级仍受占用中的介质、低速重试和本地排队影响。区分contention与Host等待需要同时记录入队、HIF提交、MAC ready、backoff/NAV和PHY-start时刻。