WLAN动态聚合阈值及聚合比例的帧聚合机制研究

摘要

无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)以其部署方便、造价低廉等特点，在家庭、公司以及大多数公共场所有着普遍的应用。作为WLAN的主流标准，IEEE802.11标准不断更新和改进，使得WLAN拥有更好的稳定性以及更高的传输速率。其中IEEE802.11n标准中提出了帧聚合机制，该机制是提高MAC层效率的有效手段之一。在IEEE802.11ac标准中，规定所有数据帧传输都采用A-MPDU聚合方式但并没有增加新的聚合方式。然而IEEE802.11n和802.11ac标准中并没有明确规定帧聚合机制的具体实现细节。在帧聚合机制中，聚合阈值是控制帧聚合操作的方法，它是影响帧聚合容量和包时延的关键因素之一。如何根据信道环境和业务负载变化动态选择适合的帧聚合阈值对提高系统性能具有重要意义。
　　本文主要工作由以下几个部分组成:首先，分析了现有帧聚合算法中有关聚合阈值算法的应用，根据文献分析在非理想信道条件下聚合子帧长度对系统性能影响的基础上，提出了一种动态调节帧聚合阈值的改进算法。本算法不考虑业务类型的优先级差别，根据当前信道条件周期性地调整聚合帧长度阈值并设定时间阈值以提高吞吐量和信道利用率。通过仿真结果表明，所提出的动态调整帧聚合阈值机制比采用固定帧聚合阈值算法在吞吐量以及时延性能上都有所提高。其次，在存在多种优先级业务场景下，由于不同业务类型具有不同的时延需求以及动态变化的业务负载，本文提出了一种动态分配聚合帧中各业务数据比例的帧聚合算法。本算法主要考虑了不同优先级业务类型的时延需求以及业务类型对应的队列长度，通过等待数据长度因子与时间紧急因子来决定一个聚合帧中不同优先级业务的数据包所占比例。并比较了等待数据长度因子与时间紧急因子在不同权重条件下对系统性能的影响。仿真结果表明，本文所提出的多业务场景下动态调整数据包聚合比例的帧聚合算法帧可以满足不同业务类型的QoS时延要求。
　　本论文总体分为4章，第1章介绍本论文研究背景与意义、802.11标准发展简介、帧聚合研究现状、论文主要工作与内容安排。第2章重点介绍MAC层的关键机制，主要对传输机会、块确认和帧聚合机制进行阐述，并简述了802.11 ac标准中MAC的改进。第3章提出了一种基于帧长度阈值和时间阈值的动态帧聚合阈值策略改进方案。第4章主要研究在多业务场景下动态调整数据包聚合比例的帧聚合算法。最后对全文的总结和展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 IEEE 802．11标准发展简介

1．3 MAC层帧聚合机制研究现状

1．4 论文主要工作和内容安排

第2章 IEEE 802．11 MAC层协议概述

2．1 802．11基本MAC功能

2．1．1 协议分层

2．1．2 MAC层接入机制

2．2 传输机会与块确认机制

2．2．1 传输机会机制

2．2．2 块确认机制

2．3 IEEE 802．11n标准中定义的帧聚合机制

2．3．1 A-MSDU聚合机制

2．3．2 A-MPDU聚合机制

2．3．3 两级聚合机制

2．4 802．11ac标准中MAC协议改进

2．5 本章小结

第3章 基于帧长度阈值的动态帧聚合算法

3．1 算法设计背景

3．2 动态阈值的帧聚合策略

3．3 NS-3算法实现与仿真场景设置

3．3．1 动态调整聚合阈值的帧聚合算法在NS-3中的实现

3．3．2 仿真场景设置

3．4 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第4章 多业务场景下调整聚合比例的帧聚算法

4．1 算法设计背景

4．2 调整聚合比例的帧聚合策略

4．2．1 系统模型

4．2．2 聚合参数的计算

4．2．3 帧聚合阈值的设置

4．3 性能仿真与分析

4．3．1 仿真场景设置

4．3．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目