802.11网络中一个功率、载波侦听阈值、速率联合调整算法

摘要

IEEE802.11是一类基于物理载波侦听(CSMA)机制的协议。在无基站(AP)的多跳无线网络中，物理载波侦听机制存在着固有的隐蔽终端和暴露终端问题，两类问题都会影响网络空间重用的程度，进而影响网络的总吞吐率。近年来，随着基于802.11协议的无线网络的广泛的应用，提高多跳无线网络的总吞吐率，成为亟待解决的问题，受到广泛的关注。 现有的算法是以提高空间重用为目的，调整载波侦听阈值和速率或调整发送功率和速率。由于这些算法都是站在单一链路的角度进行优化，使得空间在不同链路间的分配很不平衡，吞吐率的提高受到限制。另外，这些算法的调整策略都不同程度地依赖于MAC层控制包捎带(piggyback)的额外信息，使算法实现复杂，调整策略的有效性也因此受到影响。 本文提出了一个基于丢包率的功率、载波侦听阈值和速率联合调整的算法。算法以提高网络的总吞吐率为目标，从网络分簇的角度来优化空间重用，即网络中节点按照空间位置的接近程度，可以划分成多个组，组内的链路往往不适于并发传输，应该分享通道；而组间的链路适合并发传输；对于不适于分到某个组的隐蔽终端，则可以通过改变传输功率将其合并到某个组中。算法采用分布式调节的方式，各个发送节点根据接收节点周围的干扰情况以及网络的拓扑结构，选择合适的功率、载波侦听阈值和速率进行传输。和现有其他算法不同，本文算法允许各个节点独自对三个参数进行不同的选择。另外，算法的调整策略是基于丢包率的，节点根据MAC层丢包率来判断各自所处的状态，不需要额外增加控制命令，不需要借助现有的802.11ACK控制包捎带信息，也不需要知道发送节点到接收节点之间的距离，算法在现有802.11协议上很容易实现。 仿真实验证明，本文提出的联合调整算法较有效地解决了网络中的隐蔽终端问题，比现有算法在提高网络的总吞吐率和空间重用方面都有显著改善。

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和选题动机

1.2论文工作与组织

第二章相关的研究工作

2.1物理载波侦听阈值的作用

2.1.1 802.11网络中的物理载波侦听阈值

2.1.2物理载波侦听阈值和空间重用

2.2现有的确定载波侦听阈值的方法

2.3空间同构网络中优化的载波侦听阈值和网络容量

2.4现有的自适应算法

2.4.1 APCS(Adapting Physical Carrier Sensing)算法

2.4.2 PRC(Power and Rate Control)算法

2.4.3 DSB(Distributed Space Backoff)算法

第三章功率、载波侦听阈值和速率的联合调整算法

3.1现有算法存在的问题

3.2优化的空间分配

3.2.1优化的空间分配的概念

3.2.2影响空间分配的因素

3.2.3基于丢包率的空间分配的调整原则

3.3联合调整算法

3.4联合调整算法在NS2中的实现

3.4.1 NS2简介

3.4.2联合调整算法的实现

第四章联合调整算法的性能评价

4.1参数设置

4.2验证实验

4.2.1实验设计

4.2.2实验结果分析

4.3联合调整算法的性能评价

4.3.1实验设计

4.3.2性能分析与对比

第五章结论与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢