IP移动电话中MAC层实时公平性的研究与改进

摘要

伴随着信息技术的飞速发展，对网络通信的需求不断提高，人们希望在任何地点，任何时间都能够进行数据、语音、图像的通信。这使得以多媒体通信为主体的信息网络成为世界关注的热点。Internet的巨大成功，使得IP(Internet Protocol)网络成为未来信息网络的支柱产业之一。以IP为核心的分组化和以移动通信为核心的WLAN(Wireless Local Atea Network)已成为下一代通信发展的主流方向。
　　 VoWLAN作为一种新兴的无线通信技术得到了广泛应用，是无线通信研究的一个热门课题，也是无线通信的发展趋势。特别是VoIP技术普及和无线局域网各项标准的确立和完善，为在无线局域网上彻底融合语音提供了技术支持和保障。目前，VoWLAN发展的主要驱动力是无线VoIP手机的增长和VoWLAN市场拓宽。但是，VoWLAN在保证服务质量(QoS)方面存在局限性。另外由于无线网络的不确定性以及VoIP技术存在如打包延迟、延迟抖动、端到端延迟等不足。这些现象导致VoWLAN系统在传输过程普遍存在传输延迟大、带宽占用高、数据安全低、包丢失、网络阻塞、网间切换时间长等问题。针对这些问题，IEEE工作组研究开发了IEEE802.11协议，为VoWLAN提供服务质量保证，以此完善VoWLAN技术。
　　 本文首先介绍了无线局域网相关知识和IEEE802.11标准，具体分析了IEEE802.11MAC接入机制--DCF和PCF。分析了DCF和PCF这两种机制的工作原理、数据接入信道的访问方式以及两种机制在支持QoS上的局限性，并对IEEE802.11机制和IEEE802.11e机制做了性能对比。然后对VoIP传输技术进行研究，详细介绍了VoIP基础理论和相关传输技术，同时针对VoIP技术中尚未解决的QoS问题进行了深入分析。
　　 最后，作者根据IEEE802.11 PCF协议轮询机制的实时特性，以基本业务群(BSS)内站点(STA)的分组数为基础，就点协调功能(PCF)状态下点协调器(PC)对各个联入PC的站点分配媒体访问权的轮询机制进行分析并加以改进，提出一种令牌缓冲器的方法，阐述了该方法的基本结构以及实现过程，并对方法性能进行分析。并对原有DCF机制的公平性问题做了一定的研究，提出一种改进后的DCF机制，根据节点所处的信道状态和其转发数据比例，动态调整竞争窗口大小，进行自适应二进制指数退避，以改善节点访问无线资源的公平性性能。同时也给出了仿真结果，实现了对原有机制性能的改善。