基于802.11e无线局域网协议的QoS功能改进与实现

论文摘要

WLAN（Wireless Local Area Network,无线局域网）已经成为当下日益流行的无线接入解决方案,但现有的WLAN协议对QoS（Quality of Service,服务质量）的支持非常有限,致使多媒体（音视频数据流）、实时交互等QoS需求高的应用的实施难以实现。无线局域网MAC（Medium Access Control,媒介访问控制）层是控制和协调无线节点访问网络介质的关键协议子层,如何在有限的网络资源和不稳定的访问介质之下在MAC层提供有效QoS服务,成了无线研究的一个新的课题。MAC级QoS增强技术的引入将使得无线局域网可以更好地为互联网音频、视频业务等提供具有优先级的支撑,保障不同优先级数据流的不同带宽需求。本文将介绍无线局域网MAC层QoS协议802.11e标准发展历史,研究它与传统意义上的QoS的区别以及联系,深入剖析802.11e标准相应的商业规范——WMM（Wi-Fi MultiMedia,无线多媒体）的技术细节,本文将结合特定的软、硬件平台,设计底层驱动程序以及WLAN上层协议软件,将WMM规范加以实现,并给出测试结果。在本文的实现过程中将介绍嵌入式软件驱动程序设计需要关注的关键技术问题以及嵌入式驱动程序设计的一般步骤。同时,本文对WMM规范中未完善的一些细节问题,包括缓存队列调度、广播报文的缓存策略以及超长报文有效分片等进行深入研究,设计出更加合理的WLAN的缓存队列调度算法、超长报文分片算法以及广播报文缓存策略。在WMM的设计与实现的过程中,本文将提出一种在WLAN产品中引入WMM模块的简便模式,通过这种模式可以有效降低软件实现的时间及人力成本,这将使得在已有的WLAN软件体系中加入WMM功能更为方便。文章的最后,将对本文实现的WMM功能进行基本功能测试、性能测试以及QoS功能测试,测试结果表明本文设计实现的WMM功能达到了Wi-Fi联盟的测试标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 无线局域网相关标准的现状
• 1.2.2 无线局域网性能研究现状
• 1.2.3 无线QoS 研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 文章结构安排
• 第二章 无线局域网QoS 概述
• 2.1 无线网络基础知识
• 2.1.1 协议栈
• 2.1.2 网络构成及拓扑
• 2.1.3 运作流程和状态机
• 2.2 QoS 机制及 WMM 概述
• 2.2.1 一般意义上的QoS
• 2.2.2 无线QoS 机制
• 2.2.3 WMM 协议概述
• 2.3 802.11e 存在的问题
• 2.4 总结
• 第三章 MP1800 多功能路由器及WLAN 体系结构
• 3.1 MP1800 简介
• 3.1.1 开发板简图
• 3.1.2 平台简介
• 3.2 WLAN 硬件
• 3.2.1 WLAN 芯片AR2417 简介
• 3.2.2 WLAN 硬件模块
• 3.3 WLAN 软件设计与实现
• 3.3.1 驱动
• 3.3.2 协议
• 3.4 总结
• 第四章 WMM 功能设计实现与改进
• 4.1 嵌入式驱动基本概念
• 4.1.1 地址空间
• 4.1.2 DMA
• 4.2 WMM 驱动设计与实现
• 4.2.1 硬件原理说明
• 4.2.2 软件原理
• 4.2.3 关键问题分析
• 4.2.4 驱动实现
• 4.3 WMM 协议设计改进与实现
• 4.3.1 行为设计
• 4.3.2 主要数据结构之间关系
• 4.3.3 WMM 协议关键流程设计与改进
• 4.3.4 配置命令
• 4.4 总结
• 第五章 测试与验证
• 5.1 基本功能测试
• 5.1.1 测试环境
• 5.1.2 目的
• 5.1.3 实例
• 5.1.4 结果
• 5.2 性能测试
• 5.2.1 测试软件
• 5.2.2 测试环境
• 5.2.3 测试结果
• 5.3 基本功能测试结论
• 5.4 WMM 效果测试
• 5.4.1 测试环境
• 5.4.2 测试结果
• 5.5 总结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果