基于802.11e的VoWLAN性能分析与研究

摘要

基于WLAN的VoIP技术与目前有线网络上的VoIP技术有很多相似之处,但由于无线网络自身的特点,其对实时业务的支持与有线网络相比还有较大的差距,这导致一个WLAN所能支持的同时通话连接数比较少,同时,语音通话质量也难以达到目前传统电话通话的语音质量要求。因此需要采用一些机制来保障无线网络上VoIP业务的服务质量(QoS)。本文针对这一问题,在研究传统802.11协议和802.11e协议的基础上，对802.11e机制进行改进,在保障VoIP服务质量的同时,提高一个WLAN中VoIP的容量。
　　通过分析VoIP语音包在IP网络上的封包协议和无线网络的信道接入机制,提出了一种WLAN中存在背景流时的VoIP理论容量估算方法,用于估算传统802.11 DCF和802.11e标准EDCA模式下,WLAN能支持的VoIP最大理论通话门数。
　　提出一种基于信道负载的EDCA参数动态调整策略,用以反映信道负载的变量能够反映和适应网络变化。本文给出了能够反映网络负载的两个变量:重传变化率和退避中断率。通过分析这两个变量的变化特性与网络负载的关系,给出了根据信道负载动态调整参数的策略。同时根据VoIP实时类业务的特点,将等待时间作为调整策略的另一个影响因素,与上面提到的两个变量综合考虑,协同进行参数的调整。
　　为解决WLAN中上下行信道分配不均衡问题,本文提出了一种根据AP与STA平均队列长度进行上下行信道接入均衡的策略。该策略的主要思路是,AP作为集中控制中心收集STA队列长度,计算均值后与自己的队列长度做比较,通过ACK确认包将比值信息捎带给STA,STA利用收到的比值信息计算接入信道概率。
　　最后本文使用QualNet仿真软件对标准协议和改进协议进行了仿真验证。通过编写自动化的测试程序,递增系统中VoIP通话连接数量,分别在标准EDCA、改进策略下进行了批量仿真,仿真结果验证了在保证VoIP业务QoS要求下,改进策略能够同时支持更多的VoIP连接,同时改善关键性能指标。

目录

基于 802.11e 的 VoWLAN性能分析与研究

Performance Analysis and Research of VoWLAN Based on 802.11e

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景、目的和意义

1.2 国内外相关技术发展概况

1.2.1 802.11无线网络协议发展

1.2.2 WiFi应用与前景

1.2.3 VoIP技术发展

1.2.4当前研究进展

1.3 本文主要研究内容与组织

1.3.1 本文内容

1.3.2 本文的组织

第2章 关键技术介绍

2.1 WLAN 技术介绍

2.1.1 WLAN网络组成

2.1.2 WLAN拓扑结构

2.1.3 WLAN MAC层接入机制

2.1.4 WLAN服务质量

2.2 VoIP关键技术

2.2.1 VoIP基本原理

2.2.2 VoIP信令协议

2.2.3 其他关键技术

2.3 VoWLAN技术

2.3.1 VoWLAN系统架构

2.3.2 VoWLAN QoS指标

2.4 本章小结

第3章 改进802.11e MAC接入机制

3.1 引言

3.2 VoWLAN容量理论分析

3.2.1 VoWLAN容量定义

3.2.2 影响VoWLAN容量的因素

3.2.3 改进的容量分析

3.3 当前研究现状

3.3.1基于传统DCF机制的改进

3.3.2基于IEEE 802.11e的改进

3.4 理论建模分析

3.4.1 DCF理论模型

3.4.2 EDCA理论模型

3.4.3 模型验证与结果分析

3.5 LAD-EDCA参数调整机制

3.5.1 LAD-EDCA协议提出的背景

3.5.2 信道负载评估

3.5.3 改进机制

3.6 上下行均衡

3.6.1 上下行信道负载分析

3.6.2 改进思路

3.6.3 协议实现方案

3.7 本章小结

第4章QualNet平台仿真及性能分析

4.1 QualNet平台

4.2仿真场景设置

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学学位论文使用授权书

学位论文使用授权说明

致 谢