无线局域网中协作MAC能量公平机制与工作模式研究

摘要

无线局域网MAC协议的研究对完善无线网络系统性能有着重要的意义。本文对系统吞吐、时延性能和能量消耗问题进行了研究。主要内容如下： ⑴分析了无线局域网的基本特征并探讨IEEE802.11无线局域网在MAC层上的吞吐性能、接入公平性和能量节省机制等相关问题，其中深入分析了工作于DCF模式下的CSMA/CA随机接入协议，理论上分析一种关于模拟这种协议过程的经典模型，最后设定参数仿真系统吞吐和延时等性能，并讨论了竞争窗口和站点数目等参数对系统性能的影响。 ⑵提出了一种基于IEEE802.11无线局域网协作通信MAC协议的改进能量公平机制。分析了一种经典的协作MAC机制（CoopMAC）并分析其性能特征，此协议中节点通过从自身协作列表中选取最优的协作节点（能提供最短数据转发时间）协助分组数据传输，虽然协议减短了分组传输时间，节省了部分能量（整体消耗能量减少），但是由于其协作节点选取机制，当网络中节点移动性不是很大时，协作节点之间被使用的频率将明显不同，如此势必会造成协作节点之间的能量使用不公平。本文通过轮询使用协作列表中的节点或根据协作节点剩余能量情况从协作列表中选取的方法使得协作节点的使用频率达到了一定的平衡。 ⑶给出了两种新的基于PCF的协作MAC工作方式，由于许多协作MAC机制的应用都集中在DCF分布式工作模式之下，将协作机制引入IEEE802．11 PCF工作模式，讨论协作在PCF模式下的多种集中工作方式（即帧之间的传输先后顺序过程），通过仿真比较得到协作PCF工作模式能够在系统吞吐性能和站点传输时延性能上有一定的提高。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:主要符号说明(中英对照)

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2无线局域网的特征

1.2.1 WLAN与LAN之间的差异

1.2.2 WLAN与个人移动通信网络的差异

1.2.3无线局域网组织方式

1.3无线局域网中MAC层相关问题探讨

1.3.1节点接入公平性问题

1.3.2系统吞吐量和时延问题

1.3.3能量消耗问题

1.3.4 MAC协议工作方式

1.4论文主要工作与结构安排

第二章 IEEE 802.11无线局域网MAC协议研究

2.1 MAC协议概述

2.2 IEEE 802.11 DCF工作机制

2.2.1载波侦听机制

2.2.2 DCF工作原理

2.3 DCF模式系统开销和性能分析

2.3.1 CSMA/CA经典模型分析

2.3.2仿真结果与性能分析

2.3.3 小 结

第三章 一种协作MAC能量公平机制

3.1协作MAC

3.2 IEEE 802.11 MAC能量机制

3.2.1无线局域网中的能量节省机制

3.2.2 IEEE 802.11 MAC层功率管理

3.3 CoopMAC协议

3.4能量公平机制

3.4.1基于能量公平的协作节点选择机制

3.4.2能量公平机制分析

3.5仿真结果与性能分析

3.6 小 结

第四章 协作MAC在PCF模式下的应用

4.1 PCF点协控制模式

4.1.1 PCF概述

4.1.2 PCF工作原理和过程

4.1.3 PCF机制存在的问题和现有研究

4.2 PCF模式下的协作MAC机制

4.3协议分析和仿真结果

4.4 小 结

第五章仿真平台的搭建

5.1系统模型

5.2仿真思路

5.2.1基本CSMA/CA协议

5.2.2 DCF协作能量公平机制

5.2.3 PCF协作MAC机制

结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文