无线局域网中妥善安排传输的多址接入协议的研究

【摘要】：近年来,无线局域网以其廉价、方便、快捷的无线接入方式日益为越来越多的人所青睐,关于无线局域网的接入技术也逐渐引起了学术界和工业界的广泛关注和深入研究。随着无线数据业务的迅速发展和多媒体应用需求的增加,开发提供具有高的通过量、高度的公平性和支持实时业务QoS要求的所有特性的MAC协议颇具挑战性和吸引力。 本文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.基于有效竞争接入、妥善安排分组无冲突传输的思想提出了无线局域网中根据用户数目和业务负载妥善安排传输的多址接入(UTPMA)协议。在竞争接入周期,提出根据竞争接入时隙的有效占用信息和冲突信息自适应调整竞争接入时隙个数的冲突解决策略(AMILD),使节点尽快获取信道资源同时节省竞争接入开销。在无冲突服务周期,接入点根据每个节点局部反馈的信息自适应安排节点传输分组,既减少了传输控制开销,又为分组尽快得到传输提供了保障。在IEEE 802.11标准的平台上,提出了UTPMA协议的实现方案,描述了UTPMA协议的网络自组织算法,并设计了协议的管理、控制、数据分组的结构。 2.提出了UTPMA协议在不同负载条件下的分析模型,通过采用M/M/1/m模型完成了对网络的吞吐量、分组接入时延和分组接入拒绝概率的分析。分析结果与仿真结果吻合。使用该分析模型,得到协议的最佳帧长设计。另外,我们还研究了不同协议参数和业务类型对协议性能的影响;仿真比较了UTPMA协议和IEEE 802.11 DCF机制的性能,结果显示UTPMA协议有比较明显的优越性。 3.以UTPMA协议为基础,提出了提供QoS支持的EUTPMA协议。它采用基于优先级的竞争接入算法和传输安排策略。根据业务优先级将竞争接入时隙分成连续的相互独立的时隙组,根据每个竞争接入时隙组的冲突信息自适应调整竞争接入时隙的分配,保证了高优先级业务的优先接入,同时也为低优先级业务不被饿死提供保障。通过有区别的安排不同优先级业务的传输,保证了高优先级业务的优先传输。另外,为缓解网络中业务的积压问题,提出了业务积压分解策略。通过为有不同业务积压的节点提供有区别的分配策略,在满足分组时延要求的情况下降低分组的丢弃概率,有效的缓解了网络中业务的积压状况。