IEEE 802.11无线网络媒体接入层性能改进与增强

摘要

该文主要对基于IEEE 802.11协议的无线网络进行了以下研究:(1)通过对无线局域网负载因子(即平均碰撞时长与空闲时长之比)与竞争站点数的理论分析观察到:在重负载下调节站点接入概率使得链路吞吐量达到最优时,负载因子从数值上具有与当前竞争信道站点数以及碰撞时长近似无关的特性.据此该文设计了一种全分布式的自适应媒体接入协议NSAD以提高重负载下系统性能.仿真表明算法相比原来IEEE 802.11 DCF协议NSAD可以达到较高的吞吐量和公平性.(2)基于NSAD协议,在建模分析的基础上提出了一种可提供高优先级用户带宽保证的新算法QoS-NSAD.QoS-NSAD采用赋予高优先级站点和低优先级站点不同的自适应特性的方法(即不同的初始竞争窗口调节范围)很好地保证了高负载环境下高优先级用户的吞吐量特性.同时由于QoS-NSAD继承了NSAD中算法的自适应机制,系统性能能够在系统容限内保持接近最优的特性.大量仿真结果验证了算法的有效性.(3)通过对噪声环境下IEEE 802.11 RTS-CTS-DATA-ACK握手机制的数学建模和分析研究发现IEEE 802.11握手机制在噪声大高误码环境下存在效率低下的问题.该文提出了一种新的重传机制Back-to-back Retry(BR).此种机制避免了数据包在发生误码重传之前不必要的信道竞争和退避时间从而提高了协议效率.仿真结果表明BR可以较大提高噪声环境下系统性能.(4)负载因子可以从一定程度评价多跳自组织网中的碰撞情况.为了自适应底层链路碰撞,我们提出了一种新型媒体接入层机制R<'2>DPD.在R<'2>DPD中,处于重负载下的站点将以较大概率丢弃路由发现包从而缓解站点之间竞争.R<'2>DPD主要是在媒体接入层设计,能够独立于上层具体的选路协议.仿真结果表明协议能够明显提高系统整体性能.

目录

第一章绪论

1.1 引言

1.2 本论文的主要贡献

1.3 本文的结构和安排

1.4本章参考文献

第二章 重负载下吞吐量提高机制的研究

2.1 引言

2.2 无线局域网随机信道接入吞吐量最大化准则

2.3改进的DCF协议：NSAD

2.4 仿真验证

2.5 本章小节

2.6本章参考文献

附录2-1：根据WINIT动态调节M值大小

附录2-2：定理2.1的证明

第三章 分布式带宽保证机制的研究

3.1 引言

3.2 无线局域网分布式服务质量保证机制

3.3系统建模分析

3.4 仿真验证

3.5 本章小节

3.6本章参考文献

第四章 误码环境下性能建模与增强

4.1 引言

4.2 背景介绍及相关研究

4.3 BR和SA协议原理及实现机制

4.4 噪音环境下DCF，BR和SA建模分析

4.5数值计算及仿真

4.6 本章小节

4.7本章参考文献

第五章 随机路由探测包丢弃算法

5.1 引言

5.2 随机路由包丢弃具体算法R2DPD

5.3 关于本章算法局限性的讨论

5.4 仿真分析

5.4 本章小节

5.5本章参考文献

结束语

略缩词

致谢

个人简历及参加的科研工作

附录：在攻博期间录用、发表的文章