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近年来,无线局域网技术逐渐成为了一种流行的网络最后一公里接入技术,其中IEEE 802.11 是当前最主流的无线局域网协议。IEEE 802.11 的MAC层协议采用基于载波监听/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)的分布式协调功能(Distributed Coordination Function,DCF)机制,实现了它的核心功能——无线介质访问控制。然而,因为该协议对实际无线网络中的许多因素尚未考虑,所以它的性能在动态多变的无线环境中出现了恶化。本论文的研究目标是通过对DCF的优化,使之适应无线信道的特点,支持不同的用户规模以及满足不同网络应用的要求,从而对IEEE 802.11介质访问控制协议的整体性能进行优化。论文通过深入分析相关的协议、研究成果和实测实验的结果,指出了DCF在实际的无线网络环境中需要进一步研究与优化的问题。本文针对原有动态性能优化研究的不足设计了一个基于状态检测与竞争终端个数区间的自适应性能优化机制,DOOR (Dynamic Optimization on Range)。DOOR利用作者首次提出的区间的测量与估计来替换以往算法中对竞争终端个数的精确测量,并根据竞争终端个数所处的区间,对协议参数进行动态的调整。论文详细阐述了采用区间优化的原因、DOOR机制的具体工作方式、区间的估计方法、系统理论模型和性能分析方法以及对DOOR机制的仿真验证。相关的实验结果验证了DOOR机制不仅算法简单,系统开销小,适合于实用在复杂多变的无线环境,而且能够根据竞争终端个数的变化对系统性能进行整体优化,在吞吐量和延时等方面明显优于标准的DCF协议。论文还提出了一种基于终端发送速率与丢帧率的IEEE 802.11动态性能优化机制。该机制中首次综合考虑终端发送速率及其丢帧率来选择对应的发送优先级,并以此动态调整协议参数以改善协议的整体性能。本论文给出了这一机制的具体工作方式、理论模型以及基于理论计算的验证。