IEEE802.11中服务质量的分析与研究

论文摘要

无线局域网(WLAN)的普及以及流媒体日益广泛的应用,特别是实时业务的迅猛发展,使得在WLAN上实现服务质量(QoS)有着迫切的需求。然而,由于信道接入机制的缺陷,WLAN一直难以提供QoS保证。因此,在WLAN上提供QoS是一个相当值得研究的方向。为此,IEEE802.11协议组在2005年11月发布了IEEE802.11e协议,为WLAN在介质访问层(MAC)提供了QoS保障。本文首先在简要分析传统WLAN支持QoS局限性的基础上,较为深入地介绍了IEEE802.11e支持QoS的能力。IEEE 802.11e提出了混合协调功能(HCF)支持QoS。HCF包括基于竞争的增强分布式协调访问(EDCA)和基于集中控制的混合控制信道访问(HCCA)机制。其次,重点分析EDCA的主要参数,发现CW是影响QoS的一个重要因素,并针对其提出一个完整的动态调整方案。本方案在数据传输成功时,不仅考虑当时网络平均冲突率,而且通过引入令牌桶算法思想来加入对业务状态的考虑,以调整CW,从而提高吞吐量;在数据传输失败时,针对高优先级业务综合考虑网络当前冲突率和该业务的最大容忍延时来调整CW,以达到降低延时的目的。通过在网络仿真软件NS中实现并验证本方案,发现在负载较高的情况下,本方案在吞吐量和高优先级业务的延时方面都有较好的表现。最后,本文针对VBR类数据在HCF下传输提出了一种简单可行的方案。分析认为,EDCA更加适合VBR类数据的传输。所以,本方案调整VBR类数据的传输方式,使之通过混合使用HCCA和EDCA信道访问方式传输数据从而降低延时。仿真表明,这种方式的调整可以显著降低VBR类数据的延时。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 IEEE802.11 无线局域网（WLAN）的发展
• 1.3 QoS 简介
• 1.4 研究内容与意义
• 1.5 本论文的组织结构
• 第二章 IEEE802.11 中QoS 问题及相关研究
• 2.1 传统IEEE802.11 中的QoS 分析
• 2.1.1 WLAN 工作模式介绍
• 2.1.2 MAC 帧介绍
• 2.1.3 分布式协调功能DCF
• 2.1.4 点协调功能PCF
• 2.1.5 DCF 和PCF 的QoS 问题分析
• 2.2 IEEE802.11e 协议
• 2.2.1 相关概念定义
• 2.2.2 支持QoS 的MAC 帧结构
• 2.2.3 EDCA 机制介绍及与DCF 区别分析
• 2.2.4 HCCA 机制
• 2.2.5 EDCA 与HCCA 比较
• 2.2.6 IEEE802.11 其他QoS 相关改进
• 2.3 IEEE802.11e 的相关研究
• 2.3.1 有关EDCA 研究
• 2.3.2 有关HCCA（HCF）研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 EDCA 中动态调整竞争窗口方案
• 3.1 对EDCA 机制中重要参数的分析
• 3.1.1 仲裁帧间隙（AIFS）
• 3.1.2 竞争窗口（CW）
• 3.1.3 分析小结
• 3.2 CWmin LA 方案
• 3.2.1 传输成功后CW 调整
• 3.2.2 传输冲突后CW 调整
• 3.3 CWminLA 方案的分析
• 3.4 本文提出的CW 调整方案
• 3.4.1 传输成功后调整CW
• 3.4.2 传输失败后调整CW
• 3.4.3 CW 调整的总体方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 CW 调整方案仿真与结果分析
• 4.1 仿真软件NS
• 4.1.1 NS 的原理与结构
• 4.1.2 NS 的基本使用方法
• 4.1.3 NS 特点小结
• 4.2 CW 调整方案在NS 中的实现
• 4.2.1 实现概述
• 4.2.2 队列接口IFQ
• 4.2.3 MAC 层
• 4.3 仿真与结果分析
• 4.3.1 设定仿真环境
• 4.3.2 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 HCF 中混合传输VBR 类数据的方案
• 5.1 CBR、VBR 类数据的特点及分析
• 5.2 混合传输VBR 类数据的方案
• 5.3 仿真与结果分析
• 5.3.1 设定仿真环境
• 5.3.2 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果
• 附录