無線網(wǎng)絡(luò)MAC層接入控制研究.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展和多媒體業(yè)務(wù)的廣泛應用，徹底改變了人們的生活和社會形態(tài)，同時人們對無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高，因此對無線網(wǎng)絡(luò)的研究具有挑戰(zhàn)性和實用性。MAC層是實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)信道穩(wěn)定、高效共享的基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)整體性能起著決定性的影響，因此對無線網(wǎng)絡(luò)MAC層的研究具有實際意義和應用前景。本文圍繞無線網(wǎng)絡(luò)MAC層接入進行展開，主要從無線局域網(wǎng)和認知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC層的性能特征，擁塞控制，模型分析及跨層設(shè)計等幾個方面進行了深入的研究。

2、r>　　本文的主要貢獻如下:
　　1.對現(xiàn)有DCF和EDCA協(xié)議的性能仿真和模型分析針對現(xiàn)有無線基站瓶頸帶寬的問題，在不改變現(xiàn)有IEEE802.11 DCF協(xié)議前提下，本文提出基于無線網(wǎng)絡(luò)MAC層參數(shù)的TCP/AQM跨層流體模型，并通過2-DLaplace-z變換進行時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，得到了系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。通過穩(wěn)定條件計算網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時的最佳用戶數(shù)范圍。仿真結(jié)果表明根據(jù)本文所給定理可計算出最佳用戶數(shù)范圍，保證了TCP流的穩(wěn)定性

3、和公平性，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。
　　針對參數(shù)設(shè)置所導致的現(xiàn)有EDCA機制失效問題，本文深入研究了IEEE802.11e EDCA機制重要參數(shù)及性能模型，主要從CFB模式、能量及混合流等性能對現(xiàn)有EDCA機制進行了模型分析與仿真，通過實驗驗證了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對不同優(yōu)先級用戶流的影響，合理的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)取值才能保障不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。
　　2.對DCF協(xié)議混合流接入的改進設(shè)計方案針對IEEE802.11 DCF協(xié)議混合流接入時出現(xiàn)的轉(zhuǎn)發(fā)

4、延遲和系統(tǒng)緩存開銷較大問題，本文提出一種TCP/UDP混合流的IEEE802.11 DCF協(xié)議改進方案及理論模型。改進的DCF協(xié)議根據(jù)TCP/UDP包長調(diào)整MAC幀大小為包長的整數(shù)倍，避免TCP/UDP混合流轉(zhuǎn)發(fā)時因丟包重發(fā)而導致的延遲增加問題。仿真結(jié)果表明改進的DCF協(xié)議可提高無線基站對TCP/UDP混合流的接入吞吐量，減小TCP/UDP混合流轉(zhuǎn)發(fā)的延時。
　　3.對認知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC層接入?yún)f(xié)議的研究針對帶寬頻繁變化導致的認知

5、用戶性能低下問題，本文提出了認知退避算法，即認知用戶可根據(jù)信道繁忙率實時調(diào)整退避窗口。首先給出了基于信道繁忙率的認知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC層數(shù)學模型，再通過網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大值計算最佳退避窗口，最后每個認知用戶可根據(jù)信道擁塞狀態(tài)自適應調(diào)整退避窗口。該方法大大減少了因二進制指數(shù)退避帶來的等待和碰撞問題，提高了認知用戶性能。NS2仿真結(jié)果證明該方法可明顯提高認知用戶性能。
　　針對信道切換或中斷引起的認知用戶性能低下問題，本文基于DCF機制提出

6、在鏈路切換或中斷時采用凍結(jié)緩存機制，即凍結(jié)節(jié)點當前退避計時器并緩存當前狀態(tài)信息。當認知用戶重新獲得信道接入機會時，可直接讀取緩存的信息繼續(xù)之前的操作，減少因重新競爭信道所帶來的碰撞和延時問題，并提高系統(tǒng)吞吐量。NS2仿真結(jié)果驗證了該方法的有效性。
　　4.基于認知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC層的跨層設(shè)計針對有線網(wǎng)絡(luò)不支持認知功能、授權(quán)用戶的端到端QoS得不到保證問題，本文首先結(jié)合認知無線電網(wǎng)絡(luò)的特點，提出認知無線電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及MAC層接入