一起来Fit TDMA over WiFi(3)

4 TDMA调度者

TDMA调度者为Fit-TDMA的决策功能体，属于新开发功能模块，分调度员和被调度者2种角色，其中前者运行在AP等汇聚设备上，后者运行在CPE等接入类设备上；后者必须与前者配合才能工作，而前者可以无需后者独立运行。

TDMA调度者适宜作为UMAC模块的的一个子功能，LMAC层通过sc的函数指针调用TDMA功能。这样实现可以简化难度、提高能效，同时也不破坏现有的驱动架构。

4.1  状态机

TDMA调度功能需要保存各终端或自己的当前状态，不同状态侦听不同的事件，可以执行不同的行为，因此，需要引入FSM机制。具体的，AP侧的FSM描述如下：

一共有3种状态：等待、活动和下线状态。等待状态的终端，可以别调度到活动状态，从而允许将报文发送到该终端；同时，活动状态的终端在不同事件后，可变更为等待状态或下线状态。处于下线状态的终端，不会被调度。下线状态主要用于LMAC层直接丢弃报文、以及TDMA调度模块无需频繁删除和生产终端节点。

CPE端的状态机描述如下：

同样地，CPE侧也包含3种状态：等待、活动和下线状态。显然地，只有处于活动状态，CPE才能向AP发送数据报文；在转换为离线状态后，LMAC层可以将预期发送次数超过阈值的数据报文丢弃掉，也可以将全部数据报文都直接丢弃。

4.2 核心数据结构

TDMA调度员和被调度者的核心数据结构是不区分的，具体描述如下：

TDMA的核心就是发送调度，因此调度相关的逻辑结构是最核心的数据结构。在Fit TDMA中，调度链共有5级，其中1级为基础数据级，STA的信息均包含在此链上，为了提高增删效率，采用双向链结构；第2级到第5级链的节点均包含了指向基数数据的指针，采用单向链结构，因为针对此类链的变更操作不是特别频繁。调度时，针对每个调度链，均是从头调度到尾，然后在从更高一级的链头开始调度；在L5链调度完毕后，再转Sta链头。这样可实现：所有节点均能被调度到，且发送速率更快的节点，可以获得更多的调度机会。Hash表主要用于查找，查找功能用得非常多，而链表的查找效率低，所以增加HASH表来提升查找速率。LMAC在ath_txq_schedule中需要查询报文目的节点的状态、在数据报文发送成功后更新该节点的发送速率等，均用到了查询。

关于定时器，AP端和CPE端是不同的，AP端只有一个主定时时间间隔，就是为所有的终端一次调度，均分配4ms时间片，超过此时间片后，定时操作函数会立即调度下一个终端；而CPE的定时时间间隔至少有2个，长时间和短时间。长时间用于等待状态，因为无法预知活动令牌指示何时到达、或者就是活动令牌指示会未收到但又收到了AP的数据报文，所以，在等待状态下，还需要定时来触发检测工作；短时间周期主要用于活动态，它的主要作用就是向AP发送返回令牌，同时让自己进入等待状态。

5 Fit TDMA效果

在开放环境下，基于QCA9342  HT20模式，每终端跑4条流，启用Fit TDMA功能后，ping 包时延会由1ms增加到5ms左右，单台CPE或网卡的吞吐量依旧是93Mbps左右，上下行差距不到1M；2台终端时，吞吐量与1台终端相同；10台终端时，总吞吐量降低到90Mpbs；20台终端时，总吞吐量降低到88Mbps；32台终端时，总吞吐量降低到84Mbps左右。而如果关闭Fit TDMA功能后，32台终端的总吞吐量不超过75Mbps。因此，启用Fit TDMA在多用户场景下确实有明显地效果。

进一步地，人工造异常，在10台终端模式下，让其中的2台终端摘去天线，并用金属板盖住，但同时又保证它能有1-2M的流量。此时，其它8台终端的流量还能各自维持在8.5M左右，不会越跑越慢；而一旦关闭Fit TDMA，则整体吞吐量会越来越慢，低速终端拖慢全局流量效果非常明显。

6 其它

在ath_txq_schedule以及HASH查询中，每增加一条printk打印，ping包时延会增加2-3ms，故在调试完毕后，请立即关闭此类打印；ah_txq_schedule是带锁运行的，不要在类函数中调用其他带锁运行的函数，除非你能确认不会死锁；最好不要在现有发送流程中再次增加需要调度的报文。

CPE在启用Fit TDMA后，未收到AP的活动令牌通知消息时，是不能向AP发送数据报文的。故最好遵循：1）AP侧将新节点插入到活动调度指针的后边，这样保证它会被立即调度，从而能加快DHCP过程；2）CPE侧在确认对端AP是支持Fit TDMA后，才是能TDMA。

在安全性上，为了防止恶意第3方，AP的Fit TDMA支持信元应与AP和CPE的MAC地址相关，CPE在收到该信元后，基于AP和CPE的MAC地址，利用同样的算法，确认信元真实可靠，才能开启Fit TDMA。