论文部分内容阅读
随着无线通信技术在生活当中被广泛应用,无线局域网成为当今社会主流的网络接入方式之一。IEEE802.11是使用最广泛的无线局域网标准,其介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议的核心是分布式协调机制(Distributed Coordination Function,DCF)。无线局域网MAC协议性能极大影响着网络的服务质量,近些年来,网络承载的业务种类逐渐增多,DCF已经不能很好的保证某些业务的服务质量(Quality of Service,QoS),为此,IEEE提出了增强分布式协调机制(Enhanced Distributed Channel Access,EDCA),用于在MAC层为数据帧提供服务质量区分。本文以EDCA机制为研究点,将从性能分析和性能优化两方面展开研究。在性能分析部分,本文以二维马尔科夫模型为基础,对站点内部单个优先级业务进行建模,使用一维马尔科夫模型描述AIFS带来的服务区分,此外还考虑了虚拟碰撞机制和竞争窗口带来的服务区分,得到了饱和状态下EDCA的吞吐量模型。在饱和模型基础上,本文引入一个空闲状态,描述了非饱和流量情况下无数据包到达时处于等待的情况,结合非饱和情况下的后退避(post-backoff)过程,提出了一种新的非饱和性能模型。利用M/M/1/K排队模型,可以得到非饱和模型的一步转移概率,进而求解出非饱和性能模型。为了验证改进后模型的正确性和精度,本文将模型计算结果和EXata仿真结果相对比,结果表明,本文提出的模型能够与网络仿真相吻合,相比于传统模型有更高的精度。在性能分析的基础上,提出了两种EDCA优化方法。第一种通过饱和吞吐量模型得到活跃站点数和最优最小竞争窗口的对映关系,网络中的站点通过接收到的MAC数据帧来估计局域网中的活跃站点数,以此来动态配置最小竞争窗口的值。第二种是对GDCF的改进,以一种自适应的缓慢递减竞争窗口的方式来调整竞争窗口,以减小网络冲突。通过在EXata中仿真表明,两种改进的机制都能很好的提升网络的性能。