IEEE 802.11e网络中的QoS保障机制研究与仿真

摘要

近年来，无线局域网(WLAN)的应用越来越广泛，人们对其需求也越来越多。WLAN以其安装便捷，使用灵活等优势，获得了人们的青睐。WLAN所承载的业务也覆盖了从标准互联网业务到实时业务的范围。因此，WLAN的服务质量(QoS)问题成了研究的热点。 为了支持WLAN中不同业务QoS的不同要求，IEEE工作组推出了802.11e协议来增强WLAN的QoS性能。这个协议提供了MAC层的区分服务机制，主要针对家庭与企业环境提供服务质量与多媒体通讯，包括实时与非实时的语音、视频、数据等服务。本文详细介绍了802.11e协议，并通过OPNET仿真来分析和论证其区分服务的机制，以及各种QoS参数的作用。 虽然802.11e协议可以为WLAN中的业务提供QoS区分保障，为语音视频等业务提供高优先级，但是WLAN的QoS问题仍然面对许多困难和挑战。WLAN的QoS保障需要一个全面复合的体系，而不仅仅是MAC机制的设计。 本文综述了WLAN的QoS问题面临的挑战，提出了它们对QoS的影响，并且调查和总结了当前存在的相关技术和解决方案。WLAN的QoS问题主要体现在三个方面：网络时变性处理，业务配置自适应和链路资源管理。其中，在链路资源管理方面，主要的解决方案集中在MAC资源管理，接入控制，以及无线接入点选择。 无线接入点选择机制的主旨是通过网络的负载均衡来最大限度的利用链路资源，从而提高QoS。在WLAN的扩展服务集模式下，当节点有多个无线接入点可选时，这个机制显得尤为重要。目前，802.11e协议中并没有相关定义，研究和工程上所采用的机制是基于网络信噪比(SNR)的。基于SNR的无线接入点选择算法不能有效地平衡网络负载，显然无法满足WLAN的QoS需求。本文主要从这一点着手，研究了现有的机制和算法，并提出了一种新的无线接入点选择算法。本算法采用了主动扫描的方式，以网络的上下行时延作为衡量负载和接入点选择的主要参数。 最后，本文采用OPNET仿真工具实现提出的新算法，并将其与传统的基于SNR的算法相比较。在同种业务量情况下，新算法可以达到更大的网络吞吐量和更低的时延。结果证明，在保障了语音，视频等业务QoS需求的同时，使用新算法可以获得更大的网络吞吐量。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2论文的主要研究内容

1.3论文的组织结构

第二章WLAN简介

2.1 WLAN网络概念

2.2 WLAN网络特点

2.3 WLAN网络组网方式

2.4WLAN网络研究方向和发展趋势

第三章IEEE 802.11协议的介绍及研究

3.1 WLAN的标准与应用

3.1.1 IEEE 802.11系列

3.1.2 HiperLAN／HiperLAN2系列

3.2介质访问控制子层的功能与分类

3.3IEEE 802.11 MAC协议介绍和分析

3.3.1 IEEE 802.11 MAC综述

3.3.2分布式协调功能DCF

3.3.3点协调功能PCF

第四章802.11e MAC协议的研究及仿真

4.1 IEEE 802.11业务类型及其对QoS的需求

4.2 IEEE 802.11e MAC协议详述

4.3 IEEE 802.11e MAC仿真与分析

4.3.1仿真工具OPNET简介

4.3.2 IEEE 802.11e MAC仿真模块

4.3.3针对IEEE 802.11e MAC QoS参数的仿真与分析

第五章无线接入点选择算法

5.1 WLAN QoS研究的挑战与方向

5.1.1网络时变性处理

5.1.2业务配置自适应

5.1.3链路资源管理

5.2 WLAN扩展服务集模式下的QoS问题

5.3相关研究和算法简介

5.3.1无线接入点选择算法的相关研究

5.3.2本文提出算法简介

5.4无线接入点选择算法详述

5.4.1算法流程

5.4.2关键参数

5.5理论分析

5.5.1 Bianchi模型简介

5.5.2无线接入点选择决定因素

5.6仿真分析和结果评估

结束语

参考文献

致谢

发表的学术论文目录