MAC：我说你最后一节车厢空荡荡多浪费！
PHY：这个锅我不背。谁让你给我的乘客人数这么膈应。
MAC：怪我喽？
（注：PHY物理层，就是负责通过天线收发一个个bit的最底层，喻为火车。MAC层，媒体访问控制，会把一包包数据交给PHY发送，或者从PHY接收bit，变回一包包数据，可看做闸机，决定往站台放多少乘客）
有了上两篇 火车难题https://zhuanlan.zhihu.com/p/530712790和 为何有时WiFi速度那么慢https://zhuanlan.zhihu.com/p/531552862，想必大家对于上层数据包大小与PHY这列火车能力的匹配问题有所了解了。前面介绍的都是古老的WiFi4（802.11n）及之前的情况。来到WiFi5（802.11ac）时代，人们开始对这个问题开刀，方法就是向上甩锅！
首先来回顾一下WiFi4（802.11n）里这种不匹配的情况：
上图中因为16+N+6 bit数超过了3个OFDM符号的承载力3*N\_DBPS bit，因此不得不用4个OFDM符号，所以第四个OFDM符号里有大量的填充bit（N\_pad bit）。
时间来到WiFi5（802.11ac）时代，PHY在每个OFDM符号内的bit承载能力相比WiFi4又得到了很大提升（更大带宽，更多MIMO流），一方面这显著提高了数据率和用户体验，另一方面这也意味着最后一个OFDM符号里的浪费（可能）更大了。想象一下，为了装下最后一名乘客，启用一节50个座位的车厢（WiFi4）VS一节100个座位的车厢（WiFi5）。
因此802.11ac中，PHY把数据填充的主要责任推给了MAC（甩的一手好锅）。如下图。
PHY在802.11ac中只负责在最后填充0~7bit（以备PHY的bit承载能力不是8的整数倍，即整数个字节），而且这些填充bit放在了6个0尾bit之前而不是像802.11n那样之后。剩下的就是PHY能承载的最多字节数（即PSDU_LENGTH字节），全部交由MAC来负责。此时要浪费也是MAC的锅了。（所以工作中不要轻易提意见啊，你提了意见那就你来做喽！）
这里就要提到802.11ac和802.11n中MAC把包交由PHY发射的机制改进了。在802.11n中，MAC只需调用一次PHY-TXSTART.request原语，告诉PHY要发送的包长即可（当然也包括一些其他参数，例如MCS等。所有参数打包为一个TXVECTOR--发送向量结构，给PHY用）。然后PHY自行决定需要在最后填充多少bit。这也是最后一节车厢可能浪费很多座位的原因，因为MAC要发送的包长在它要求PHY发送的时刻就最终确定且不可更改了，而这个包长可能就是那么“不幸”的多出了1个bit从而需要PHY多一节车厢，PHY也感到很无辜。
而在802.11ac中，MAC发包需要先协商再启动，经过两步而不是像802.11n那样只有一步。这两步分别是：
- MAC调用PLME-TXTIME.request原语来告诉PHY关于发送多少字节的初步想法（其实是完整的TXVECTOR，只不过长度是初步的APEP\_LENGTH），PHY经过一番计算，通过 PLME-TXTIME.confirm原语向MAC确认自己的精确承载能力，即PSDU\_LENGTH字节数。
- 收到PHY的confirm后，MAC会经过一番斟酌，想尽各种办法组一个包最大限度的利用这PSDU_LENGTH字节（但绝不可超过），然后通过PHY-TXSTART.request原语，启动实际的PHY发送。
聪明如你一定想到了，这只不过是把填充的责任从PHY推给MAC了而已，实际问题没解决啊。实际上这为解决问题提供了某种程度上的可能性。原因有三：
- 引入了PHY和MAC的协商机制（request/confirm原语），使得MAC在启动PHY发送前预知了精确的PHY能力，从而可以做一些必要的调整，尽量避免MAC自身的无效填充，因为真正的发送还没开始，还有调整的余地。
- 在802.11n中引入的AMPDU（聚合的MAC PDU），在802.11ac中变为必须使用，哪怕MAC不聚合多包而只发一包数据，都需要使用AMPDU格式。而在802.11n中AMPDU是可选的。因此MAC对于控制包长有了更大的灵活度（自行决定选择哪些长度的MAC PDU来聚合）。
- AMPDU具有完善的（复杂的）“长度自解释”和灵活的填充机制。长度自解释是指聚合的各个MAC PDU之前会插入它的描述符（delimiter），描述符中包含精确的其后的MAC PDU的长度信息。填充机制即允许在各个MAC PDU之间和之后插入任意数量的空描述符（每个4字节），以及各字段之后插入0~3字节。
由于AMPDU的自解释性，它带来的另一个好处是在数据OFDM符号之前的SIGNAL域（火车头处）不再需要像802.11n及以前一样携带精确的长度信息，可节约宝贵的SIGNAL域里的bit。
以上基本解释了在802.11ac中如何解决发射端更充分有效的填满各个车厢（数据OFDM符号）的问题。遗留的两个问题是：
- 为何现在把6个0的尾比特（tail）和PHY填充调换了位置？802.11n及以前是先tail后pad，从802.11ac开始是先pad后tail。
- 现在6个0的尾比特（tail）被放到了最后，接收机的Viterbi解码器必须工作到最后一个数据OFDM结尾，从而无法提前终止了吗？还是仍旧有办法提前在PHY填充之前就终止，甚至在AMPDU还没结束时就终止？
这两个问题留给各位思考了。（或者等我下一篇给你接着编）
作者： 纸飞机
原文链接：知乎
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