IEEE 802.11 PCF中的自适应轮询机制

论文摘要

随着信息技术的飞速发展,特别是功能强大的便携式计算机、个人数字助理以及多媒体终端的广泛应用,极大地促进了个人数据通信技术的需求与更新,人们不再满足于在有线计算机网络上实现固定终端之间的通信,而是期望将数据、话音、图像等多媒体综合业务的通信扩展到无线通信网络系统中,并能够实现主机在网络上的漫游,即所谓的移动计算机通信。无线局域网正是在这样的背景下产生的,它作为实现移动计算机网络的关键技术之一,代表了21世纪通信网络技术的发展方向,受到了世界各国的普遍重视。由于现代通信和计算机技术的支持,无线局域网技术的研究将逐步深入,并更进一步改变人们的工作和生活方式。IEEE在1999年10月公布了其开发的IEEE 802.11协议的最新版。该协议规定了无线局域网的媒体接入控制（MAC）层和物理层（PHY）特性。媒体接入控制单元的设计采用了有效扩频技术物理单元。通信协议的研究,是通信技术研究和开发的难点。研究IEEE 802.11协议,对于研究无线局域网技术,开发拥有自主知识产品的无线网络产品具有重要的现实意义。同时,可以使我们掌握研究通信协议的基本方法和一般过程。下面是本文在“IEEE 802.11PCF中的自适应轮询机制”课题中所完成的工作:（1）比较完整的分析了近年来国外的专家学者在研究PCF调度算法的最新科研成果Round Robin,Modified Round Robin,First-In-First-Out,Cyclic Shift Polling Scheme,Cyclic Shift and Station Removal Polling Scheme,Priority Polling,Aging Priority Round Robin Scheduling等算法,并对它们进行了小结。（2）在已有PCF算法的基础上,提出一套比较完整的自适应差额轮询算法实现方案,归纳出NS-2模拟通信协议的一般方法,并在NS-2模拟软件平台下对改进的自适应差额轮询算法进行了实验模拟和验证。（3）给出了NS-2软件模拟平台系统配置参数,得到最后的模拟结果并与传统的Round Robin算法进行了定性的对比分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 无线局域网的概念
• 1.2 无线网络的发展及研究现状
• 1.3 论文意义及工作
• 1.3.1 论文意义
• 1.3.2 论文工作
• 2 无线局域网IEEE 802.11 标准
• 2.1 IEEE 802.11 网络架构
• 2.2 IEEE 802.11 MAC
• 2.2.1 MAC 层服务
• 2.2.2 MAC 通信协定
• 2.2.3 MAC 帧格式
• 2.3 DISTRIBUTED COORDINATION FUNCTION（DCF）
• 2.3.1 指数后退机制
• 2.3.2 RTS/CTS 机制
• 2.3.3 帧分片模式
• 2.4 POINT COORDINATION FUNCTION（PCF）
• 2.4.1 超帧结构
• 2.4.2 Beacon 帧与 PCF 时序
• 2.4.3 CFP 阶段的帧传输
• 3 IEEE 802.11 PCF 调度算法分析
• 3.1 常规轮询调度机制
• 3.1.1 Round Robin Scheme（R-Poll）
• 3.1.2 Modified Round Robin Polling Scheme（M-Poll）
• 3.1.3 First-In-First-Out Polling Scheme（FIFO）
• 3.1.4 Cyclic Shift Polling Scheme（CS-Poll）
• 3.1.5 Cyclic Shift and Station Removal Polling Scheme （CSSR-Poll）
• 3.1.6 Improved Polling Scheme（I-Poll）
• 3.2 优先级调度轮询机制
• 3.2.1 Priority Polling Scheme（Priority）
• 3.2.2 Aging Priority Round Robin Scheduling
• 3.3 类比DCF 轮询调度机制
• 3.4 STATION 到PC 的上行链路调度机制
• 3.5 PCF 算法小结
• 4 自适应差额 IEEE 802.11 PCF 算法
• 4.1 PCF 机制存在的主要问题
• 4.1.1 集中控制问题
• 4.1.2 Round Robin 调度机制问题
• 4.1.3 Beacon Delay 问题
• 4.1.4 与 DCF 机制的结合问题
• 4.2 自适应差额轮询调度机制解决方案
• 4.2.1 帧类型分类以及队列划分
• 4.2.2 相关概念以及动作
• 4.2.3 算法流程图描述
• 4.2.4 调度算法的传输规程
• 4.2.5 无竞争轮询列表
• 5 模拟以及分析
• 5.1 NS-2 模拟实验工具
• 5.1.1 通信网络模拟概述
• 5.1.2 NS-2 网络模拟的方法过程
• 5.2 自适应差额IEEE 802.11 PCF 在NS-2 上的实现
• 5.2.1 NS-2 中的MAC 实现框架
• 5.2.2 IEEE 802.11 类定义
• 5.2.3 时间调度器
• 5.2.4 PCF 机制的实现
• 5.3 实验及其结果分析
• 5.3.1 实验拓扑图
• 5.3.2 参数设置
• 5.3.3 trace 文件的分析
• 5.3.4 统计结果的绘制以及分析
• 6 结论与展望
• 6.1 本论文所完成的工作
• 6.2 课题进一步的工作方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录