无线局域网多址接入技术研究

【摘要】：无线局域网(WLAN)已被证明是当前最有效的无线接入网络形式之一,以其高速、安全、方便的特性受到用户及研究者的青睐。但随着多媒体业务的应用,语音、视频业务以指数倍增长,受限的带宽和频段已经成为应用的瓶颈,由此必须采用其它关键技术,如智能天线技术开发下一代无线局域网系统。 本文结合智能天线技术与无线局域网的研究进展,主要针对无线局域网的多址接入技术进行了深入研究,主要内容和创新性成果如下: 1.在深入研究IEEE 802.11 MAC协议性能的基础上,提出了一种基于IEEE 802.11的数据、语音业务综合传输协议,数据业务由分布协调功能(DCF)传送,语音业务由点协调功能(PCF)传送。通过仿真,评估了协议参数对网络通过量和平均MAC协议数据单元(MPDU)时延的影响,确定在一定数据通过量前提下IEEE 802.11能支持的最大语音用户个数。特别地,语音业务对时延抖动敏感,指出了影响其抖动性能的主要因素。数值结果表明,合理选择参数对性能影响至关重要,IEEE 802.11性能必须在语音站点数量和数据业务通过量之间进行折衷。 2.考虑网络中语音站点数量随时可能变化,提出了一种IEEE 802.11支持语音与数据业务的自适应传输协议,优先传输语音业务,在满足语音业务服务质量的前提下,尽力提高数据业务的传输性能。仿真结果表明,在满足语音业务最大允许时延的前提下,自适应传输协议根据网络中的语音站点数量对主要协议参数进行动态、合理地调整,可以提高数据业务的传输性能,效果优于协议参数固定时的情况,包括PCF的极限性能,从而增加网络容量。特别地,该自适应传输协议不需要改动原始协议本身,完全兼容现有的IEEE 802.11标准协议,易于实现。 3.WLAN中应用智能天线后AP必须知道用户站点的空间特征才能与其进行通信,基于此,提出了一种准确概率推导的方法详细分析了用户站点空间特征检测算法的性能,包括基于竞争和非竞争的轮询算法,得到最佳协议参数,在此基础上评估了AP检测出包括其广播范围外部用户的全部用户空间特征的时延性能,并通过仿真验证了理论分析的正确性。考虑到检测AP广播范围外部的用户,比较了四种不同检测算法的性能,结果表明,AP对广播范围内的用户通过全向模式采用非竞争的轮询,对广播范围外的用户通过定向模式采用基于竞争的轮询,可以更快速地检测出全部用户站点的空间特征,在各种情况下部显示出比较优越的性能。