无线局域网的MAC层公平性及协议设计

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无线信道有着不同于有线信道的特性,因此需要特别设计专门的无线介质访问控制(MAC)协议以避免无线网络中的信号冲突,并为无线网络用户提供高质量的数据传输服务。无线MAC协议的设计问题多年来一直是网络研究的热点领域,且方兴未艾。作为无线局域网事实上的标准,IEEE802.11多年来一直为学术界和工程界所关注和研究。随着一些新的技术被引入无线局域网,一些特殊的网络传输特性使得802.11不再适合于这些新型无线局域网。在本文中,分别针对两种新型的无线局域网提出新的MAC协议。 首先,针对采用多波束天线接入点,全向天线终端,单信道的无线局域网提出一个新的MAC协议以充分挖掘多波束天线的优势。该协议解决了一系列具有挑战性的问题,如扇区负载不均衡问题(扇区级的公平性问题),非必要延迟问题,接收方阻塞问题,非理想化天线问题,终端移动问题等等。通过解决这些问题,终端与接入点之间的并行链路能够尽可能多地被建立起来,而网络的整体性能则能得到显著的提升。仿真结果表明,在为无线局域网用户提供更均衡传输服务的同时,该机制还能显著地提升系统的吞吐量。 接着,针对多跳无线局域网提出了新的退避机制。除网络的聚合吞吐量以外,无线局域网的单个用户所能享有的服务性能还受以下两个因素影响:一是无线信道容量的分配策略(对应于无线网络的长期公平性问题),一个是短时间范围内终端接入信道概率的分布情况(对应于无线网络的短期公平性问题)。不幸的是,广泛使用的二进制退避机制(BEB)在这两个方面表现得都不好。新的退避机制分为可以分离也可以合并的两个部分:一是BWA算法,它可以调整竞争窗口的初始值,用以实现长期的公平带宽分配;二是SLSCWA算法,它可以进行竞争窗口大小的动态调整,解决无线网络的短期公平性问题。仿真结果表明,该机制能够提供比BEB更公平的传输,且在绝大多数情况下能够获得更高的聚合吞吐量。
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