无线网络媒体访问控制协议研究

摘要

媒体访问控制MAC(Medium Access Control)是影响无线网络性能的重要因素，IEEE802.11MAC标准已经广泛应用于无线网络，本文重点研究其中的分布式协调功能DCF(Distributed Coordination Function)和能够为业务提供QoS保证的IEEE802.11e协议。论文的主要研究工作和创新点如下： 1.通过对无线局域网、移动自组织网和无线Mesh网络的基本拓扑结构、典型应用、研究现状以及发展趋势的调研和分析后，明确了IEEE802.11 DCF以及IEEE802.11e的研究意义和价值。 2.对IEEE802.11体系结构、系列标准进行简要说明后，本文着重分析了与IEEE802.11DCF基本接入方式、RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)接入方式以及二元指数退避算法的工作原理和机制。 3、对于IEEE802.11DCF，最小竞争窗口、概率分布以及竞争窗口增长和递减因子是影响网络性能的重要因素，在回顾从这三个方面对DCF进行改进的相关文献后，本文分析了慢窗口递减等算法并不能在所有的网络拥塞状况下取得最优的效果。鉴于慢窗口递减等算法的局限性，提出一种竞争窗口增长因子自适应调整算法SCWGF(Self-adaptive algorithm of adjusting Contention Window' s Growth Factor)。 4、借助二维马尔科夫模型分析在竞争节点数量一定的情况下竞争窗口增长因子存在最优解，给出衡量网络拥塞程度的指标--冲突时隙占用率，在此基础上导出了SCWGF算法的伪代码实现，仿真结果表明SCWGF算法在基本接入方式和RTS/CTS两种方式下所能获得的归一化饱和吞吐量要优于原有的DCF算法以及指数递增指数递减算法EIED(Exponential Increase Exponential Decrease)。 5、QoS具有综合服务和区分服务两种服务模型，IEEE802.11e实现了基于区分服务的QoS，现有文献对IEEE802.11e的研究主要集中于业务的接入控制、提高EDCA总体性能以及公平性问题等方面，基于这些文献的分析方法，本文提出了一种能够满足定量带宽需求的QoS算法，该算法根据业务需求的带宽对AIFS(Arbitration Inter-frame Space)进行估计，然后利用实际带宽和需求带宽的差值对估值公式进行调整，以满足业务的定量带宽需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2无线局域网(WLAN)

1.2.1无线局域网介绍

1.2.2无线局域网的典型应用

1.2.3无线局域网研究现状和发展趋势

1.3移动自组织网络(MANET)

1.3.1移动自组织网介绍

1.3.2移动自组织网典型应用

1.3.3移动自组织网研究现状和发展趋势

1.4 无线Mesh网络(WMN)

1.4.1无线Mesh网络介绍

1.4.2无线Mesh网络的典型应用

1.4.3无线Mesh网络研究现状和发展趋势

1.5研究背景、研究意义和研究方法

1.6论文结构安排

第2章IEEE802.11协议

2.1引言

2.2 IEEE802.11体系结构

2.3 IEEE802.11系列标准

2.4 IEEE802.11物理层标准

2.5 IEEE802.11媒体访问控制层(MAC)标准

2.5.1现有的MAC标准介绍

2.5.2 IEEE802.11帧间隔

2.5.3 IEEE802.11PCF

2.5.4 IEEE802.11 DCF

2.6本章小结

第3章现有IEEE802.11DCF性能改进算法

3.1引言

3.2网络性能指标

3.3影响IEEE802.11DCF性能的因素以及作出的改进

3.3.1最小竞争窗口

3.3.2概率分布

3.3.3竞争窗口增长和递减因子

3.4本章小结

第4章竞争窗口增长因子自适应调整算法

4.1引言

4.2 SCWGF理论分析

4.2.1竞争窗口增长因子

4.3 SCWGF算法描述

4.3.1最优冲突时间占用率的计算

4.3.2 SCWGF算法流程

4.4仿真实验和结果分析

4.5本章小结

第5章IEEE802.11e协议研究

5.1引言

5.2 QoS服务模型

5.2.1综合服务(IntServ)

5.2.2区分服务(DiffServ)

5.2.3综合服务和区分服务的比较

5.3 IEEE802.11e中的MAC协议

5.3.1 MAC子层结构

5.3.2 HCCA

5.3.3 EDCA

5.4现有对IEEE802.11e研究的相关文献

5.4.1接入控制(Admission Control)

5.4.2提高EDCA的总体性能

5.4.3公平性研究

5.5实现定量带宽需求的QoS算法

5.6本章小结

第6章总结和展望

6.1总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果