下一代WiFi中基于OFDMA的多AP切换算法研究

摘要

无线网络接入技术使人们从繁琐的物理连线中解放出来，给予了人们更大的自由度和灵活性。在所有的无线接入技术中，基于IEEE802.11的无线网络逐渐成为无线接入技术的主流标准，其通常被称作无线保真（WiFi，Wireless Fidelity），是为中短距离无线通信而专门设计的，通信距离通常在100 m以下。但是为了覆盖一个较大的区域，就需要布设大量的无线接入点(AP，Access Point)。另外，由于目前的无线局域网（WLAN，Wireless Local Area Network）具有覆盖区域有限、对于语音业务不完善等特点，已经不适用于下一代WiFi的应用。为此，本学位论文重点研究下一代WiFi中基于OFDMA的多AP切换算法，其研究课题来源于国家科技重大专项“超高速无线局域网的国际标准化与技术验证研究”（项目编号:2012ZX03004005-003）。
　　论文的主要工作如下:
　　(1)拟从OFDMA资源重分配角度进行多AP切换算法的研究，以提升系统的吞吐量和保证用户QoS。
　　(2)主要研究WiFi网络的切换技术，并且注重切换方案的应用实现。
　　(3)提出以保证用户QoS以及最大化系统吞吐量的切换判决方法。
　　(4)对传统基于RSSI的算法，分析其切换机制和优缺点，并设计出基于子载波和功率重分配的切换算法，很好地控制了扫描时间，并以软切换的方式明显区别于之前的算法。给出了所提算法与基于RSSI算法的仿真性能对比结果，证明了该算法的优越性。
　　本文首先论述了WiFi网络切换技术的研究意义和国内外的发展现状，具体分析了IEEE802.11协议的切换过程和切换性能。以此为基础，设计实现了基于子载波重分配的切换决策算法、基于功率重分配的切换决策算法和基于子载波和功率联合重分配的切换决策算法，并依据仿真结果对其性能进行分析和比较，实验结果表明，本文的切换方案产生的切换时延较小，能够满足语音通话、网络电视等实时性服务的需求。
　　下一代无线局域网必然朝着宽带和高传输速率的方向发展，其与正在广泛应用的蜂窝网络互为补充，为其提供了广阔的发展空间和机遇。

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摘要

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缩略语

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究目的及意义

1．3 论文主要内容及章节安排

第2章 下一代WiFi标准以及关键技术

2．1 WiFi研究基础

2．1．1 WiFi协议

2．1．2 系统框架结构

2．1．3 介质访问控制机制

2．1．4 关键技术及特点

2．2 切换技术概述

2．2．1 常见切换算法

2．2．2 常见切换场景

2．2．3 IEEE 802．11 MAC层帧格式和信标帧

2．3 OFDMA系统简介

2．3．1 OFDMA系统的特点

2．3．2 OFDMA关键技术

2．4 本章小结

第3章 无线局域网的切换机制研究

3．1 AP切换技术

3．1．1 切换的控制和过程

3．1．2 切换准则

3．1．3 WiFi与多AP间切换

3．1．4 嗅探扫描

3．2 基于RSSI切换算法

3．3 基于资源重分配切换算法

3．4 本章小结

第4章 基于资源重分配的切换决策算法实现及其性能分析

4．1 基于RSSI的传统切换决策算法

4．2 基于子载波重分配的切换决策算法

4．2．1 数学模型

4．2．2 算法流程

4．3 基于功率重分配的切换决策算法

4．4 基于子载波和功率联合重分配的切换决策算法

4．5 仿真对比性能

4．6 结果分析

4．7 本章小结

第5章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果