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数据通信的发展越来越趋向于无线化,但是无线网络中,有限的带宽资源以及复杂多变的信道特性,限制了视频和音频等多媒体实时业务服务质量。在2005年底出台的IEEE802.11e是传统IEEE802.11标准的增强版,它针对多媒体业务进行了服务区分,提供了MAC级QoS增强机制,在一定程度上满足了网络中不同业务流的QoS要求。
网络状态是复杂多变的,而IEEE802.11e中的EDCA机制MAC层QoS参数是静态设置的。并不能适应所有负载状态的网络环境。研究表明,在高负载的网络条件下,EDCA机制下的网络碰撞率较高,业务的吞吐量明显下降;而在低负载的网络环境下,又导致了很多空闲时隙的浪费。因此,让信道接入机制能够根据网络负载情况动态调节QoS参数成为现下研究的热点。
本文对信道接入机制做了改进,其中包括竞争窗口的动态改进和退避计时器的退避算法动态自适应设计。
为了能够在高负载的网络环境下,获得较高的系统吞吐量和较少的时延,文章对竞争窗口做了动态调整的设计。已有的研究都是使用的整个站点发送数据包发生的碰撞率来评估每个业务流的网络负载情况,而本文使用每个站中发送队列碰撞率来评估每个业务流的网络负载情况。因为业务流的优先级是不同的,因此它们各自的发送机会也不相同,这样它们的发送数据包的碰撞率是不同的,因而使用后者来做每个业务流的网络负载的评估会更加精确。最后通过网络负载情况来调整竞争窗口,同时要保证高优先级业务流更有机会接入信道。
为了在网络负载较高的情况下,在保证高优先级性能的前提下,进一步提高中、低优先级业务流的性能,本文提出了AD-EDCF机制对退避计时器的退避算法进行了改进,抛弃了原有的单一的线性退避过程,而是将整个退避过程划分成线性衰减部分和指数衰减部分,通过改变这两个衰减部分分别所占的比重,来调整衰减的速率,并将这个比重大小与网络负载率关联起来来适应不同负载的网络环境。通过采用这样的设计来减少网络数据包的碰撞率、减少时延,来提高系统整体的吞吐量和实时性。
本文分别对以上两种改进后的算法进行了建模性能分析和仿真实验,结果都表明改进后的算法都达到了各自改进的目的,提高了网络的整体性能。