基于IEEE 802.11协议的P概率退避算法研究

针对IEEE 802.11 DCF提出一种P概率退避算法P_PBA（P-persistert backoff algorithm）。P_PBA基本思想是网络终端执行退避算法时计算出时隙利用率和概率P,在终端每次成功发送后,终端的发送竞争窗口大小以概率P回到初始值,否则以概率1－P保持竞争窗口大小不变。P_PBA解决了IEEE 802.11协议没有记录网络竞争程度问题,有效地降低碰撞概率,提高网络性能。仿真结果表明,P_PBA在保持高的吞吐量的同时维持较小的接入时延。     

编队协同中的Ad Hoc网络MAC协议

大量研究分析表明,退避机制和竞争窗口的优化设计能够改善IEEE 802.11 DCF MAC协议的性能.结合无人机编队和卫星编队自组织分布协同应用场景,给出了基于IEEE 802.11 DCF MAC协议的优化改进机制:DCF/CCW.该机制改变IEEE 802.11 DCF MAC协议中根据MAC帧的多次碰撞以确定竞争窗口值的方法,通过监控信道获得系统中竞争节点数目,使用最优常数竞争窗口,从而减少碰撞机率,获得网络性能的提高.该机制具有一定的拓扑适应性,当网络结构发生变化时,监控信道获得的系统竞争节点数随之变化,从而可动态调整最优常数竞争窗口.对该机制下的系统吞吐量和接入时延的分析结果显示:网络规模一定时,系统吞吐量受竞争窗口大小的影响较大,而系统平均接入时延的影响较小.该机制对提高和完善编队协同网络的通信性能具有一定的意义.     

基于CFB模式的802.11e EDCA网络研究

IEEE 802.11 DCF作为无线局域网介质访问层基本协议未考虑优先级,而IEEE 802.11e EDCA协议在数据竞争接入信道时引入了优先级的概念,不同级别的业务流可采用不同的信道接入参数.EDCA机制允许采用CFB(竞争空闲突发)模式,即站点在整个TXOP持续时间内都能对媒体进行控制,可减少竞争信道的时间.不同的业务流在以上三种MAC接入机制是否能得到服务质量保证是本文要解决的问题.本文比较复杂拓扑结构下DCF,EDCA和EDCA+ CFB三种模式系统的性能,仿真结果证明EDCA+ CFB模式能进一步提高多优先级业务流的服务质量,保证高优先级业务流的吞吐量和丢包率、延迟等性能.     

IEEE 802.11n系统最优包长和聚合个数调节算法

为了在非理想信道和给定时延约束下提高IEEE 802.11n系统的吞吐量,推导了有传输差错条件下采用聚合后一次成功发送的平均数据量;将该数据量代入描述理想信道DCF系统的Markov模型的饱和吞吐量表达式,得到非理想信道下DCF系统的饱和吞吐量计算式;分析DCF机制下采用数据包聚合方案的平均时延及各退避阶的平均时延,将业务的时延约束转化为对平均时延的限制;在平均时延限制下,提出一种根据信道状态和所得计算式动态调节包长和聚合个数的算法,使系统的饱和吞吐量最大.仿真结果证实采用最优数据包长和聚合个数调节算法的系统饱和吞吐量明显高于用固定包长和聚合个数的方案.     

非饱和状态下的IEEE802.11e性能分析模型

为探讨非饱和状态下,基于802.11e的无线局域网中系统参数、用户数量和服务质量之间的关系,提出一种媒体接入(MAC)层性能分析模型.该模型的特点是考虑了增强的分布协调接入机制(EDCA)下各类站点在不同的退避阶段冲突概率不同的差分机制,以及高优先级业务可能在低优先级业务冻结期间传送的概率.该模型通过对MAC层退避过程的分析得到退避时延,将每个站点的数据包发送过程建立成一个排队系统,退避时延为该系统服务时间,并根据对该排队系统的分析得到每类业务包含排队时延和退避时延的总接入时延,以及各类业务的包丢失率.仿真结果和模型分析结果的对比,证明该文提出的分析模型可以准确分析非饱和状态下的802.11e EDCA系统的性能,并得到用户数和服务质量之间的关系.     

应用于IEEE 802.11 DCF中减小冲突的方法

为了提高IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function)在网络繁忙时的性能,提出一种减小冲突的方法。该方法是将2个时隙组合起来构成一个超时隙。当一个站点在一个超时隙中发包时,它以q的概率选择第1个时隙发包,以(1-q)的概率选择第2时隙发包;因此,当多个站点同时在一个超时隙中发包时,一部分冲突就被转化为成功的发送或虚拟冲突。仿真结果表明:在存在100个站点的网络中应用该方法可以提高22.6%的吞吐量并将冲突所消耗的能量降低为原来的52.7%。这种方法简单易行,较大幅度提高了DCF的性能。     

一种新Ad hoc网络退避算法

分析了Ad hoc网络中广泛使用的IEEE802.11DCF的基本原理,指出了IEEE802.11协议中使用的BEB退避算法的不足,并介绍了其他2种退避算法MILD和FCR.在这3种算法的基础上提出了一种新的退避算法,通过节点不同状态下窗口函数的改进和快速接入机制来提高协议的性能.仿真结果表明,该算法能带来整体性能的提升.     

基于排队网络的IEEE 802.11 DCF非饱和性能

针对IEEE 802.11 分布式协调功能(DCF)的非饱和性能评估问题,对DCF退避过程与站点媒体接入控制(MAC)层缓冲区队列整体建模,得到了一个闭合排队网络模型.然后,基于该模型推导出有限负载条件下无线网络传输率与吞吐量的表达式,并分析了站点数量、传输负载、数据包大小对网络性能的影响.仿真实验结果表明,该模型能够有效地分析DCF的非饱和传输性能.     

应用于IEEE 802.11 DCF中减小冲突的方法

为了提高IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function)在网络繁忙时的性能,提出一种减小冲突的方法。该方法是将2个时隙组合起来构成一个超时隙。当一个站点在一个超时隙中发包时,它以q的概率选择第1个时隙发包,以(1-q)的概率选择第2时隙发包。因此,当多个站点同时在一个超时隙中发包时,一部分冲突就被转化为成功的发送或虚拟冲突。仿真结果表明:在存在100个站点的网络中应用该方法可以提高22.6%的吞吐量并将冲突所消耗的能量降低为原来的52.7%。这种方法简单易行,较大幅度提高了DCF的性能。     

无线局域网中一种提供服务质量的自适应算法

IEEE802.11e在信道负载增加和信道性能恶化的情况下为优先级流提供QoS时,系统性能存在不稳定性.针对该问题提出一种新的自适应MAC算法(MEDCF),站点根据网络中的负载情况和信道的误码率自动调整竞争窗口大小、退避时间及数据帧长度.使信道在不同的负载和变化的信道特性下都能够在稳定系统吞吐量的同时,保证不同优先级数据流对QoS的需求.仿真结果验证了算法的有效性.