无线局域网MAC层协议的研究

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无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。无线局域网具有移动特性好、组网灵活、即插即用、方便快捷等诸多优势使得其在民用和军事方面正快速得到广泛深入的应用。随着无线网络的业务类型和应用的不断发展,人们对服务质量以及公平性的要求越来越高,因此如何提高和优化无线局域网的性能以及实现公平调度就显得十分重要。 在简单介绍了无线局域网的概念、特点,发展概况以及应用前景的基础上,本文首先以IEEE802.11为例详细介绍了无线局域网的网络结构,物理层的功能和传输方式,媒介访问控制子层(MAC)的功能,无线局域网的拓扑结构,以及无线局域网的信道接入、网络管理、QoS及安全等关键技术。本文接着介绍了按信道分配的方式来分类的静态固定分配法、随机接入技术、按需分配方式三种无线媒质接入控制技术,然后重点介绍了现有的两种无线网络IEEE802.11和MIL-STD-188-220C的MAC层的功能和工作过程,并对无线网络MAC层设计面临的主要问题隐藏终端和暴露终端、公平性问题、QoS和安全性问题作了分析。 本文接着对802.11协议的分布协调功能进行深入研究,在802.11 MAC层访问机制的基础上,运用差分循环(Deftcit R0und Robin)队列的思想提出了一种基于机会的分布式的队列调度算法,该算法通过把用户吞吐量要求映射到802.11MAC的帧间间隔,修改802.11的MAC层中的DCF(DistributedCoordination Function)机制,实现了在分布式环境下的无线节点公平访问无线链路资源的目的。文中通过仿真对该算法进行了分析和研究,仿真结果表明该算法可以降低吞吐量和时延的波动性,防止低优先级业务网络节点得不到服务,从而使系统可用资源得到有效利用,并且具有易于实现的优点。 然后本文研究了220C的网络访问控制机制,网络定时模型和MAC层的网络繁忙侦听、响应保持延迟、超时时间、网络接入延迟(NAD)四大功能,特别是对五种网络接入延迟算法进行了研究比较,然后针对强调优先级别的信号的发送优先性以及公平性的应用,在混合网络接入延迟算法的基础上根据实际需要提出一种基于220C的改进的MAC协议,最后展示了仿真结果并对结果进行了分析。
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