IEEE802.11n MAC层关键技术的研究及算法优化

论文摘要

近年来,无线局域网技术迅速发展,但传输速度慢的缺点始终阻碍着WLAN进一步的发展,其中MAC层开销过大是制约吞吐量提高的重要因素之一。为实现更高的传输速率,取得更可靠的传输性能,电气和电子工程协会（IEEE-SA）在2003年下半年成立IEEE802.11n任务小组（802.11TGn）。该小组的任务制定更高速率的无线局域网标准—802.11n协议。802.11n协议全面改进了802.11标准,在物理层引入OFDM（正交频分复用）与MIMO（多输入多输出）相结合的技术,使无线传输速率成倍提高;在MAC（媒介访问控制层）采用帧聚合技术、双向传输、块应答帧等多项技术,使得MAC层的控制性能得到提升,网络吞吐能力得到提高。本论文以802.11n协议为基础,研究802.11n协议MAC层关键技术,针对802.11n MAC层性能进行仿真。比较四种聚合方案的性能,并对性能较好的A-MSDU、A-MPDU聚合方案在理想信道及差错信道下的饱和吞吐量进行分析。DCF访问模式下一个重要的机制就是回退算法,回退算法虽然解决了信道竞争问题,却导致了有效带宽的资源浪费。特别是在网络高负载条件下,由于冲突的产生造成大量的信道带宽损失。文中基于802.11n的DCF进行一些改进,通过改变发生冲突后随机计数器的取值范围获得更佳的信道利用效率。仿真实验结果显示关于DCF提出的改进是有效的。最后对802.11n中DCF的研究进行展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 IEEE802.11n协议发展现状
• 1.1.2 IEEE802.11n协议的特点
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术发展现状
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 IEEE802.11n MAC层相关技术及分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 DCF机制
• 2.2.1 IEEE802.11 帧间间隙
• 2.2.2 随机退避时间
• 2.2.3 基本发包模式
• 2.2.4 RTS/CTS访问模式（四步握手协议）
• 2.3 MAC层性能分析方法
• 2.3.1 模型分析
• 2.3.2 仿真分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 IEEE802.11n MAC层增强技术
• 3.1 引言
• 3.2 聚合帧技术
• 3.2.1 A-MSDU聚合方案
• 3.2.2 A-MPDU聚合方案
• 3.2.3 A-PPDU聚合方案
• 3.2.4 PPDU Bursting聚合方案
• 3.3 双向传输技术
• 3.4 块应答技术
• 3.5 预约时间措施
• 3.6 本章小结
• 第4章 IEEE802.11n MAC层聚合帧协议分析及算法优化
• 4.1 引言
• 4.2 四种聚合方案的比较
• 4.3 理想信道下A-MSDU和A-MPDU饱和吞吐量
• 4.3.1 模型分析
• 4.3.2 仿真分析
• 4.4 差错信道下A-MSDU和A-MPDU的饱和吞吐量
• 4.4.1 模型分析
• 4.4.2 仿真分析
• 4.5 基于回退机制的算法改进
• 4.5.1 新算法的提出
• 4.5.2 模型分析
• 4.5.3 仿真分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢