HCCA接入机制的分析和改进

论文摘要

随着通信事业的高速发展,人们对网络通信的需求不断提高,希望实现在任何时间、任何地点,与任何人能够进行包括数据、话音、图像等任何内容的通信。但是现行的IEEE802.11技术在展开应用时,暴露出了一个巨大弱点,即不能保证多媒体数据流的传输质量。IEEE 802.11e标准的提出为此提供了一个解决方案。IEEE 802.11e标准定义了混合协调功能（HCF）。HCF以新的访问方式取代了DCF和PCF,以便提供改善的访问带宽并且减少了高优先等级通信的延迟。这其中被称作“增强分布式协调访问”（EDCA）的访问方式扩展了分布协调功能（DCF）,名为“混合控制信道访问”（HCCA）的访问方式扩展了点协调功能（PCF）。但是研究表明IEEE802.11e在网络高负载下性能变得很差,并不能保证网络的QoS。针对现阶段对于802.11e标准的分析和改进方面的研究主要集中在EDCA方面。本文先介绍了802.11系列标准的背景,优势和性能评价,然后着重研究了HCCA中的简单调度算法,根据简单调度算法提出了两种新的算法:（1）根据简单调度算法分配发送机会不能反映网络负载情况,本文提出了PI-HCCA算法:PI-HCCA算法由队列长度与发送机会TXOPs成正比的关系,根据控制理论建立了反馈控制系统,并引入了PI控制器,根据当前队列长度动态的分配发送机会。（2）PI控制器虽然能够消除余差,但是调节时间过长,并且参数设置比较困难,本文针对PI控制器的不足提出了API-HCCA算法:API-HCCA算法应用自适应控制理论（最小二乘法）,在线的调整PI参数。本文用NS仿真工具进行仿真实验。仿真实验结果表明本文方法在很大的程度上改进了IEEE 802.11e的一些不足,保证了多媒体数据流的传输质量,提高了系统的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 IEEE 802.11发展概况
• 1.2 IEEE 802.11e的研究现状
• 1.3 本文的研究工作
• 2 QoS简介与IEEE 802.11e协议分析
• 2.1 IEEE802.11无线局域网的QoS问题
• 2.1.1 QoS的基础
• 2.1.2 IEEE 802.11协议及其缺陷
• 2.2 IEEE 802.11e协议
• 2.2.1 802.11e的相关名词介绍
• 2.2.2 传统的无线接入机制
• 2.3 IEEE 802.11与IEEE 802.11e的比较
• 3 HCCA接入机制的改进
• 3.1 简单调度算法分析
• 3.2 PI-HCCA算法
• 3.2.1 主动管理思想的引入
• 3.2.2 闭环控制系统的设计
• 3.2.3 TXOPs的分配方式
• 3.3 API-HCCA算法
• 3.3.1 最小二乘法
• 3.3.2 最小二乘递推算法
• 3.3.3 API-HCCA算法
• 4 仿真实验
• 4.1 NS网络仿真平台
• 4.1.1 NS原理
• 4.1.2 NS仿真的一般步骤
• 4.2 网络模型
• 4.3 仿真结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢