基于IEEE802．11MAC协议的性能分析与仿真

IEEE802．1lMAC协议是无线局域网标准的关键部分,它在很大程度上决定网络的性能。本文在分析IEEE802．11MAC协议基础上,采用网络仿真软件NS-2对无线局域网的吞吐率、包丢失率和端到端时延等性能进行了仿真,结果表明网络性能指标与网络中的站点有很大的关系。     

无线局域网802.11协议的分析及其MAC层实现

IEEE 802．11是现在最普及的无线标准之一，它在无线局域网(WLAN)领域已经占据绝对优势，这里详细介绍了IEEE 802．11介质访问控制(MAC)层协议并在分析其功能的基础上提出了实现IEEE 802．11MAC层软件系统的体系结构.     

IEEE 802.11无线局域网的QoS机制

本文介绍了即将颁布的IEEE802．11e标准中所采纳的改进分布协调功能(EDCF)的分布式媒体访问方法，它可以为具有业务质量(QoS)要求的应用提供带有优先权的媒体访问支持．通过与802．11标准的MAC层进行对比分析，指出了802．1le标准对MAC层所做的改进．     

一种应用于临近空间通信网络混合业务的MAC协议

该文提出了一种基于修改PRMA协议用于支持混合业务的临近空间通信网络MAC协议。主要对PRMA协议中的帧时隙进行最优划分组合,每帧由100个时隙组成且分为两部分,前m个时隙用于传输视频业务和数据业务,后n个时隙用于传输语音业务。通过对时隙最优划分,业务分离和业务优先级判断,系统很好地支持了语音,数据和实时变化比特速率(rt-VBR)视频混合业务。最后对数据业务包平均时延,语音和视频业务丢包率以及信道利用率等性能参数进行仿真评估,证明该协议在保证各种业务服务质量(QoS)的同时也对提高信道利用率起着重要的作用。得到了最优视频业务预留时隙数m=36和85%的信道利用率。     

一种应用于低轨卫星的APRMA MAC协议

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA协议的性能。     

一种基于802.11DCF的Ad Hoc网络节能协议

为了将一种基于802．11DCF的无线局域网节能MAC协议802．11PS用于多跳移动网络,提出了一种改进的报文驱动无线网卡动态关闭节能协议802．11NPS．802．11NPS使无关结点收到控制报文后延迟关闭无线网卡,从而很好地支持了路由协议的正常运行．它无需全网同步机制,也可用于全互连网络．文中还采用较精确的能耗模型对802．11NPS协议的性能进行了仿真研究,结果表明：在所考虑的仿真环境下,802．11NPS在全互连网络中最多可节能60％,在多跳移动AdHoe网络中最多可节能18％;802．11NPS的时延性能优于802．11DCF,而吞吐率则与802．11DCF大体相当．     

最新WLAN协议IEEE802．11g物理层性能分析

新制定的IEEE802．11g协议标准是最有发展潜力的无线局域网标准。在全面介绍了IEEE802.11g物理层的各项参数后，分析了IEEE802．11g系统性能和吞吐量性能，并给出了相应的系统性能仿真结果，其结论对今后的IEEE802．11g系统的深入研究具有重要参考作用。     

基于多包分离算法的MAC协议设计

本文基于多包分离算法对MAC协议进行设计。首先介绍了物理层的多包分离算法,在此基础上,对IEEE 802．11 DCF MAC协议进行改进,通过增加MAC层的CTS和ACK中接收地址的数目来有效地实现节点多包接收的功能,从而提高了系统吞吐量。最后对MAC层协议进行仿真,并得出性能参数图。     

IEEE 802.11e EDCF性能评估

通过建立语音、视频和数据业务的仿真模型评估了IEEE802．11e中竞争接入方式EDCF的工作性能,并把它与传统的802．11中的DCF方式进行了比较,讨论了改变竞争窗(CW)和仲裁间隔时间(AIFS)对系统总吞吐量和区分服务的影响,还考虑了竞争空闲脉冲(CFB),发现它在负载较高的情况下能够提供较好的区分服务,但在不同的应用和配置下对系统性能的影响具有很大的跳跃性和不稳定性。     

802.11协议在Ad hoc网络中的应用研究

Ad hoc网络MAC（媒体接入控制）协议的研究主要是基于802．11协议，但是802．11协议并非专为多跳网络而设计，因此在实际应用中存在TCP传输不稳定性以及节点信道接入的不公平性问题。文中提出通过调整TCP滑动窗口参数，解决Ad hoc网络中TCP传榆的稳定性；通过改进802．11协议的竞争窗口机制，解决节点信道接入的公平性。仿真结果表明，上述改进措施可以有效提高802．11协议在Ad hoc网络中的应用性能。     

QoS Support Polling Scheme for Multimedia Traffic in Wireless LAN MAC Protocol

Quality of service （QoS） support is a key attribute for multimedia traffic including video, voice, and data in wireless local area networks （LANs） but is limited in 802.11-based wireless LANs. A polling-based scheme called the point coordination function （PCF） was developed for 802.11 LANs to support the transmission of multimedia traffic. However, the PCF is not able to meet the desired practical traffic differentiation requirements for real-time data. This paper describes a QoS support polling scheme based on the IEEE 802.11 medium access control （MAC） protocol. The scheme uses a two-level polling mechanism with the QoS classes differentiated by two different access policies. Stations with higher priority traffic such as key or real-time data form the first level and can access the common channel through an exhaustive access policy. Other stations with lower priority traffic form the second level and can access the channel through a gated access policy. A system model based on imbedded Markov chain theory and a generation function were setup to explicitly analyze the mean information packet waiting time of the two-level polling scheme. Theoretical and simulation results show that the new scheme efficiently differentiates services to guarantee better QoS and system stability.     

IEEE802.11b的媒体访问机制

IEEE802.11b采用无线方式传输信息，而无线方式传输与有线方式传输相比，具有较大的复杂性，所以其MAC（媒体访问控制）机制也更加复杂。论文在较为深入的对IEEE801.11b协议研读后，比较详细地阐述了IEEE802.11b的媒体访问机制-CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）机制，以及在CSMA/CA基础上的两种具体实现控制方式-DCF（分布式）控制方式和PCF（点协调式）控制方式，同时还简要探讨了MAC层的差错控制问题。     

Performance Analytical Model of IEEE 802.11 Distributed Coordination Function

IEEE 802.11 distributed coordination function （DCF） is a distributed medium access scheme based on carrier sense multiple access with collision avoidance （CSMA/CA） protocol. Many literatures have analyzed the performance of IEEE802.11 DCF. However, such literatures either used simulation methods or built the analytical models under the assumption that the saturation condition was satisfied. To overcome such a problem, in this paper, a hi-dimensional Markovian model has been introduced to depict the DCF mechanism. The proposed model introduced an idle stage and a discrete time M/G/1 queue to deduce the channel throughput under finite load traffic. Simulation results proved the accuracy of the proposed model.     

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.     

一种面向实时业务的Ad Hoc网络退避自适应拥塞控制协议

该文对IEEE 802.11分布协调功能DCF(Distributed coordination function)进行改进,提出一种实时退避自适应拥塞控制(RBA-CC)协议.RBA-CC协议有两项重要更变:(1)将迅速交换和快速转发机制应用于多跳Ad Hoc网络,减轻了MAC层的流间竞争和流内竞争,从而提高实时业务的传输效率;(2)依据节点的队列瞬间状态确定拥塞状况,让ACK帧携带下一跳节点的拥塞指示信息,以便实现上一跳节点的自适应退避拥塞控制.对RBA-CC协议的仿真结果显示:RBA-CC协议能够降低实时业务数据包的时延,并有效提高网络端到端的饱和吞吐量.     

一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议

在无线自组织网数据链路层中,采用传统的功率控制机制会引起不同发射功率节点间的分组冲突。为了减少这种冲突和提高网络性能,提出了一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议。通过引入交互发射功率等级信息和目的节点发送两次CTS帧的方法来缓解隐藏终端问题。网络仿真表明,在静止网络中CTPL协议与802.11 DCF协议相比可有效提高网络吞吐率,并减少部分能量消耗。通过仿真分析可知,该协议在无线自组织网络静止场景中可提高吞吐率,降低传输时延以及延长网络使用寿命。     

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.     

一种结合快速碰撞解决（FCR）算法的改进

在研究IEEE802.11DCF的基础上,分析了FCR算法并结合其算法提出了一种新的改进算法IFCR来调整IEEE802.11 DCF中的竞争窗口的大小。另外根据新算法还提出了一种新的马尔可夫（Markov）链模型来分析系统的吞吐性能。分析和仿真表明IFCR算法在吞吐量和公平性等方面比FCR算法有所改进。     

基于QoS的超高速无线局域网信道绑定机制

相对于高速无线局域网标准IEEE802.11n,超高速无线局域网标准(草案)IEEE802.11ac主要是在吞吐量性能上有显著提高,而提高吞吐量的关键技术之一是利用信道绑定扩展信道带宽,使用拓宽的信道进行数据传输.但是这种方法并不能解决无线局域网中业务量大时业务冲突的问题.该文提出的信道绑定机制基于服务质量,根据业务优先级的不同,有选择地绑定不同数量的信道进行多信道数据传输.仿真实验表明:这种机制不仅保证了服务质量,还减轻了网络拥塞,比传统的信道绑定机制更加符合超高速无线局域网的要求.     

一种容延迟移动传感器网络节能MAC协议

针对容延迟移动传感器网络(DTMSN)中传感器节点高能耗、高动态等特点,提出了PC-MAC协议.在IEEE 802.11MAC协议的基础上,结合现有MAC协议的特点,将改进后的数据传输机制和传输功率控制技术引入到DTMSN的MAC协议设计中.最后,通过仿真实验证明,PC-MAC协议在容延迟移动传感器网络环境中,在不同的节点数量时,其节点的平均能耗、数据包投递率及网络吞吐量均有良好的表现.