无线局域网上VoIP的性能分析研究

论文摘要

随着无线局域网(WLAN)技术和VoIP(Voice over IP)技术的不断发展,利用WLAN来传输IP语音的技术成为近些年研究的热点。但是由于IP网络提供的是尽力而为的服务,加上无线网络带宽资源的有限性,这使得在WLAN上传输语音时面临很多的问题。研究在WLAN上语音业务用户容量的问题具有重要的意义,本论文正是在这样的背景下展开研究的。本文的主要工作是分析和验证了802.11b网络的DCF机制和PCF机制下语音业务的容量问题,并针对常用的DCF机制提出了改进方案,提高了语音业务的容量。具体的工作有以下几个方面：首先对无线局域网及IEEE 802.11系列标准协议进行了研究,详述了IEEE802.11的体系结构、工作模式、MAC协议和无线媒体的接入机制。接着对VoIP的通信原理作了研究,简要描述了VoIP的关键技术和VoIP的QoS问题,为后面的研究做好理论的铺垫。其次,在Giuseppe Bianchi的马尔可夫链的传输模型的基础上,通过理论的计算推导,分析了DCF机制下语音的有效吞吐率和容量问题；接着根据PCF的传输机制,建立了相关的数学模型,通过理论的计算推导,分析了PCF机制下语音的有效吞吐率和容量问题。最后,根据推导出的吞吐率和容量公式,计算了VoIP在目前常用的编码方式下在IEEE 802.11b上的理论容量值。第三,利用了OPNET Modeler网络仿真工具,对VoIP在WLAN上传输时的吞吐量和时延进行了仿真分析,得到了不同语音编码方式下的用户容量值,验证了理论分析的结果。最后,结合相关的文献以及理论分析和仿真实验,分析了影响无线局域网上语音业务容量的因素,进而针对目前常用的DCF机制提出了MAC层帧汇聚的改进方案,通过理论分析计算和仿真实验验证了这种改进方案能够有效的提高语音业务在无线局域网上的用户容量。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义和研究现状
• 1.3 本文的工作内容
• 1.4 本文的组织结构
• 2 WLAN和VoIP的概述
• 2.1 无线局域网WLAN
• 2.1.1 IEEE 802.11的网络体系结构
• 2.1.2 IEEE 802.11的MAC帧格式
• 2.1.3 IEEE 802.11的无线媒体接入机制
• 2.2 VolP技术
• 2.2.1 VoIP概述
• 2.2.2 VoIP关键技术
• 2.2.3 VoIP的QoS问题
• 2.3 本章小结
• 3 论分析
• 3.1 DCF机制下VoIP的系统容量分析
• 3.1.1 数据包传输概率和条件碰撞概率
• 3.1.2 理想DCF机制的吞吐性能分析
• 3.1.3 IEEE 802.11b网络中VoIP的容量分析
• 3.2 PCF机制下VoIP的容量分析
• 3.2.1 VoIP容量公式推导
• 3.2.2 IEEE 802.11b络中VoIP的容量分析
• 3.3 本章小结
• 4 IEEE 802.11b标准机制的仿真与分析
• 4.1 OPNET简介及WLAN模型的分析
• 4.1.1 OPNET简介
• 4.1.2 WLAN模型介绍
• mac节点的进程模型简介'>4.1.3 wlan_mac节点的进程模型简介
• 4.2 DCF机制下VoIP性能的仿真与分析
• 4.2.1 仿真场景
• 4.2.2 仿真参数的设定
• 4.2.3 仿真结果与分析
• 4.3 PCF机制下VoIP的性能分析
• 4.3.1 仿真设定
• 4.3.2 仿真结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 DCF机制的改进方案
• 5.1 基于优先级的DCF机制
• 5.1.1 基于优先级的DCF机制的原理
• 5.1.2 基于优先级的DCF机制的OPNET仿真
• 5.2 基于MAC层帧汇聚的DCF机制
• 5.2.1 基于MAC层帧汇聚的DCF机制的原理
• 5.2.2 帧汇聚的DCF机制下VoIP的容量计算
• 5.2.4 基于MAC层帧汇聚的DCF机制的OPNET仿真
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集