IEEE802.11协议公平性和多速率问题的研究

摘要

移动自组网是一种特殊的无线移动通信网络，其中每个节点的地位平等，不需要中心控制节点，它们可以任意移动并具有报文转发能力。在移动自组网中，信道接入协议运行在物理层之上，是所有报文在无线信道上发送和接收的直接控制者，它的性能好坏直接关系着信道的利用效率和整个网络的性能。因此，信道接入协议的问题一直是移动自组网研究的热点。 本文分析了移动自组网MAC层协议IEEE 802．11的公平性和多速率机制，提出了一个协议公平性改进策略和一个多速率选择机制，有效地提高了协议的公平性及多速率情况下的网络性能。 本文的主要研究内容与贡献如下： (1)针对IEEE 802．11协议中存在的公平性问题，提出了一个改进策略，改进后的协议通过一跳邻居广播一个传输通告到二跳节点，这样节点能够知道二跳内其它节点的状态，收到此通告的节点主动推迟他们的传输，避免了潜在的隐终端影响，减少了节点间的冲突。不同场景下的实验结果表明，改进后的协议公平性有所提高，更加适合负载比较大，静态的网络场景。 (2)在IEEE 802．11协议中引入了DS(Data-Sending)和BB(Be-Backoffed)帧，被选取作为传输BB帧的节点应形成最大独立集(MIS，maximumindependent set)。这样当这些节点在传输BB帧时，不会引起额外的冲突。 (3)提出了一种对多速率IEEE 802．11协议的改进方案。通过修改AARF(Adaptive Auto Rate Fallback)算法自动调整RTS、ACK的速率与DATA的速率相一致，而CTS则不做调整，仍使用原有协议中的基本速率进行传输。实验表明，改进后的协议有效提高了网络的吞吐量，更适合通信节点距离较近的单跳饱和场景。 (4)搭建了模拟实验环境，通过模拟实验验证了本文算法的有效性。

目录

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第一章绪论

1.1移动自组网概述

1.1.1移动自组网简介

1.1.2移动自组网的特点

1.1.3移动自组网的主要应用前景

1.2移动自组网介质访问控制(MAC)协议介绍

1.2.1几种典型的协议

1.2.2隐终端和暴露终端问题

1.3本文的主要研究内容

1.4本文的组织

第二章IEEE802.11协议的公平性

2.1前言

2.2 IEEE 802.11协议

2.2.1 CSMA/CA机制

2.2.2 IEEE 802.11标准中的CSMA/CA机制

2.2.3 IEEE 802.11 DCF简介

2.2.4 IEEE 802.11标准中的公平性机制

2.3 已有公平调度算法

2.3.1自适应的分布式公平队列

2.3.2基于最大团的公平调度算法

2.3.3收发双方共同协作完成信道接入的方法

2.3.4改进载波侦听机制的方法

2.3.5其它一些相关工作

2.4研究发展方向

2.5本章小结

第三章一种对IEEE 802.11协议公平性改进的策略

3.1前言

3.2 IEEE 802.11的隐终端问题

3.3 IEEE 802.11的改进方案

3.3.1出发点

3.3.2改进方案的提出

3.3.3修改后的IEEE 802.11执行过程

3.3.4修改后的IEEE 802.11说明

3.3.5 BB播送的有效性

3.4模拟实验结果和性能评价

3.4.1模拟参数及评估指标

3.4.2不同场景的对比实验

3 4 3实验分析

3.5本章小结

第四章IEEE802.11协议的多速率机制

4 1前言

4 2 IEEE 802.11多速率问题研究进展

4.2.1 RBAR

4.2.2 RAMA

4.2.3 MNLRAA

4.2.4其它一些多速率机制

4.3多速率机制研究发展方向

4.4本章小结

第五章一种对IEEE 802.11协议多速率机制的改进策略

5 1前言

5.2相关工作

5.3 IEEE 802.11b的多速率简介

5.4 IEEE 802.11b速率调整策略的提出

5.4.1改进方案的基本思想

5.4.2理论分析

5.4.3改进策略的有效性

5.5模拟实验结果和性能评价

5.5.1仿真环境及其参数

5.5.2度量指标

5.5.3不同实验场景的对比

5.5.3实验分析

5.5本章小结

第六章总结

6.1本文的研究内容和成果

6.2进一步的工作

参考文献

致 谢

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