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分布式无线局域网的自适应MAC技术研究

严少虎  
【摘要】:近年来飞速发展的分布式无线局域网是一种便捷、自由的通信方式,具有组网灵活、迅速的优点。如何在分布式环境下,使终端高效、公平地共享有限的信道资源,是分布式无线局域网媒质接入控制(MAC)协议需要首先解决的核心问题。在分布式的复杂环境下,常规的MAC机制难以保证较好的性能。因此,研究对网络环境有一定适应能力的自适应MAC技术具有重要的意义。本文基于系统性能分析与优化,对分布式无线局域网的多种自适应MAC技术进行了较深入的研究。 第一章为绪论,首先介绍了无线局域网的特点及相关协议标准,然后介绍无线局域网MAC技术的研究情况,包括技术目标、研究历史、现有协议标准中的MAC机制以及该领域的研究现状,最后分析了分布式无线局域网MAC技术研究的意义与难点。 第二章讨论分布式无线局域网MAC协议的吞吐率性能以及优化算法,并以IEEE 802.11 DCF为目标进行了深入研究。通过分析混合方式网络的行为,找到一次成功发送持续的平均时间和一次碰撞持续的平均时间,进而给出了混合方式网络的饱和吞吐率和RTS门限的关系。分析显示,存在一个最佳的RTS门限,使得网络的饱和吞吐率最大。从最小化一次发送过程的平均时间出发,本章给出了计算最佳RTS门限的数值计算方法,并在此基础上,提出了一种优化吞吐率的RTS门限自适应调整算法(ARTA-OC)。终端可以根据统计数据计算出当前的最佳RTS门限,并做相应调整,从而使得整个网络的饱和吞吐率最大。仿真结果表明,该算法具有较好的性能。 第三章研究分布式无线局域网的自适应退避机制,提出了带优先级的退避算法(PBA)。PBA的基本思想是让终端在侦听信道的同时,统计其它终端成功的数据发送。当终端有数据需要发送时,可根据统计数据和自身的优先级来计算一个合适的竞争窗口。竞争窗口的计算是基于这样的原则:已发送数据量高于网络平均水平的终端,选择较大的竞争窗口;反之,选择较小的竞争窗口。如此操作,终端在选择竞争窗口时有一定的自适应能力,不仅可以减少碰撞的概率,提高网络的性能,还可以实现信道容量在不同终端间按优先级的比例进行分配。仿真实验表明,PBA具有很好的性能。


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