基于IEEE802.11n Block ACK机制的速率自适应算法研究

摘要

随着无线局域网的快速发展，以及各种便携式终端的普及，人们对于无线局域网的性能要求越来越高。作为无线局域网通用标准，IEEE802.11在物理层支持多种传输速率，但标准并未规定在通信时如何选择哪种物理层速率进行工作。在不同的信道质量下应该选择不同的物理层传输速率，以提高系统的吞吐量，这正是速率自适应算法要研究的内容。随着物理层传输速率的提高，MAC层的固定开销严重制约了系统吞吐量，IEEE802.11n提出了Block ACK机制和帧聚合机制，显著地提高了MAC层效率。现有的IEEE802.11n速率自适应算法大多把研究重点放在MIMO和OFDM技术上，针对MAC层Block ACK机制的算法研究存在空白。在此背景下，本文对现有算法在Block ACK机制下工作的不足进行分析并加以改进。
　　本文首先对三类不同的速率自适应算法进行概述，并分析每类算法存在的优缺点。然后选取基于ACK机制的ARF算法，研究其在Block ACK机制下的工作性能，由于Block ACK相比于基本ACK具有反应信道时间变长、不能随时改变速率等特点，ARF存在多次增降速和BA帧超时不能正确处理等问题。针对这些问题，本文提出了一种基于Block ACK机制的改进算法WFD，该算法根据MPDU的到达时间来分配不同的确认权重，给予最新的MPDU更大的确认权重值，能更准确地估计当前信道质量。利用NS-3仿真软件仿真WFD算法和已有算法在不同信道环境下的饱和吞吐量性能，仿真结果证明WFD在各种信道环境下吞吐量都优于其它算法(ARF和AARF)，实现了在Block ACK机制下多速率的吞吐量优化。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要工作和结构安排

2 IEEE 802．11协议简介

2．1 IEEE 802．11概述

2．1．1 IEEE 802．11发展历程

2．1．2 IEEE 802．11拓扑结构

2．1．3 IEEE 802．11逻辑结构

2．2 IEEE 802．11访问机制

2．2．1 分布式协调功能(DCF)

2．2．2 点协调功能(PCF)

2．3 IEEE 802．11n MAC层关键技术

2．3．1 帧聚合机制

2．3．2 Block ACK机制

2．4 本章小结

3 经典速率自适应算法分析

3．1 速率自适应算法基础

3．2 经典的速率自适应算法

3．2．1 基于MAC层统计的速率自适应算法

3．2．2 基于信道信息测量的速率自适应算法

3．2．3 基于统计和测量的综合速率自适应算法

3．3 Block ACK机制下的ARF算法分析

3．3．1 ARF主要存在的问题

3．3．2 性能仿真分析

3．4 本章小结

4 基于Block ACK机制的改进速率自适应算法WFD

4．1 WFD算法介绍

4．1．1 WFD基本思想

4．1．2 WFD算法性能仿真分析

4．2 WFD算法的实现

4．3 本章小结

5 WFD算法仿真与性能分析

5．1 测试平台NS-3

5．1．1 NS-3简介

5．1．2 NS-3中Wi-Fi网络设备的实现

5．2 WFD算法仿真性能分析

5．2．1 慢信道仿真性能分析

5．2．2 快信道仿真性能分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况