無線局域與城域網(wǎng)媒體接入控制協(xié)議分析與設(shè)計(jì).pdf

1、媒體接入控制負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)多用戶隨機(jī)接入共享的無線信道，它在提高無線信道的利用率和網(wǎng)絡(luò)容量、改善用戶間的公平性以及滿足不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求等方面具有至關(guān)重要的作用，成為無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。本論文重點(diǎn)研究了無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線城域網(wǎng)(WMAN)媒體接入控制協(xié)議的建模、性能分析以及優(yōu)化方法。
　　 首先，利用Markov模型分析了802．11無線局域網(wǎng)分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)的工作機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，提出了具有時(shí)延限

2、制的DCF丟包率分析模型，研究了時(shí)延限制、競(jìng)爭(zhēng)窗尺寸等因素對(duì)丟包率的影響，并通過仿真驗(yàn)證了分析模型的可靠性。研究了加性高斯白噪聲信道和瑞利衰落信道下DCF的丟包率，考察了不同信噪比下系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目、調(diào)制方式、分組長(zhǎng)度以及最小競(jìng)爭(zhēng)窗與系統(tǒng)丟包率間的關(guān)系。推導(dǎo)出差錯(cuò)信道下使吞吐量最大化的最優(yōu)分組長(zhǎng)度閉式解并證明了最優(yōu)解的唯一性。
　　 針對(duì)現(xiàn)有IEEE802．11媒體接入?yún)f(xié)議無法識(shí)別數(shù)據(jù)包傳輸失敗原因的問題，提出了一種能夠區(qū)分碰撞沖突

3、與信道差錯(cuò)的方案。該方案利用在控制信道上發(fā)送的音調(diào)信號(hào)并結(jié)合確認(rèn)幀信息，使源節(jié)點(diǎn)能夠判斷出數(shù)據(jù)包傳輸失敗是由碰撞沖突或是由信道差錯(cuò)引起的。在這一方案的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的回退算法，減少了不必要的等待時(shí)間，提高了信道利用率和DCF的吞吐量。為進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能，提出了數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度自適應(yīng)方案和傳輸速率自適應(yīng)方案。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)的回退算法和兩種自適應(yīng)方案均使系統(tǒng)吞吐量有所提高。
　　 接著，研究了IEEE802．11e增強(qiáng)型分布式信

4、道接入(EDCA)的服務(wù)區(qū)分機(jī)制，提出了一種新的針對(duì)優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的平均接入時(shí)延分析模型，更加準(zhǔn)確地評(píng)估了差錯(cuò)信道下EDCA的接入時(shí)延性能。研究結(jié)果表明：通過為不同類型業(yè)務(wù)配置相應(yīng)的接入?yún)?shù)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的優(yōu)先級(jí)區(qū)分，改善了高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的接入時(shí)延性能。
　　 將定向天線技術(shù)與多信道接入機(jī)制引入802．11媒體接入?yún)f(xié)議，提出了在節(jié)點(diǎn)位置信息未知條件下采用定向天線的多信道接入方案。該方案無需事先獲取節(jié)點(diǎn)位置信息，因而降低了設(shè)備成本，提高了

5、方案的可行性。與現(xiàn)有的單信道接入?yún)f(xié)議相比，所提出的方案能夠使更多的節(jié)點(diǎn)對(duì)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從空域和頻域兩個(gè)角度提高了資源利用率，極大地提高了系統(tǒng)吞吐量，并減少了因重傳導(dǎo)致的丟包。
　　 最后，研究了IEEE802．16媒體接入?yún)f(xié)議中基于競(jìng)爭(zhēng)的帶寬請(qǐng)求接入機(jī)制，提出了具有重傳次數(shù)限制的帶寬競(jìng)爭(zhēng)接入Markov模型，分析了全球微波互聯(lián)接入(WiMAX)的系統(tǒng)容量以及丟包率等，考察了幀結(jié)構(gòu)及其它各種接入?yún)?shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。以語音和非