无线网络MAC协议性能分析与改善

论文摘要

无线网络由于其灵活性高、安装方便、覆盖面积广等诸多优点，已经并一直会受到产业界、学术界的关注。由于无线网络物理层的固有特点，它们所提供的性能相对于有线网络还有很大差距。而负责分配无线资源、控制终端接入的无线网络MAC层，对无线网络系统的整体性能有极大影响。因此，对无线网络MAC协议的性能分析与性能改善具有非常重要的实际意义。本文主要做了如下工作： 1、无线城域网IEEE 802.16在其上行媒体接入控制层采用时分复用和资源竞争与预留的方式进行接入，各用户站(Subscriber Station，SS)之间存在着竞争与冲突，这将导致系统性能下降。针对SS在碰撞以后的冲突解决过程，本文提出了一种快速有效的冲突解决算法——动态退避控制算法DBC。在该算法中，基站(Base Station，BS)动态地控制SS的退避范围，以增大每帧中竞争时隙的利用率，从而提高MAC层的数据吞吐量，降低SS的平均接入延迟。利用OPNET对该算法和原有的二进制指数退避算法进行仿真比较，结果表明我们的算法对系统性能有一定的改善和提高。 2、IEEE 802.16e中移动站点如何节能是一个重要问题。睡眠模式中过多的侦听操作会浪费大量能量，缩短移动站点的使用时间。本文建议了一种改进的节能机制，通过动态调整移动站点初始睡眠Ⅱ州n]的大小，减少睡眠模式中的侦听操作，从而节省了移动站点在睡眠模式中的能量消耗。本文运用马尔可夫链模型对改进的节能机制进行了理

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 无线网络概述
• 1.1.1 无线网络体系结构
• 1.1.2 无线网络优势与特点
• 1.1.3 无线网络应用场景
• 1.2 无线网络相关协议标准
• 1.2.1 无线城域网协议标准
• 1.2.2 无线局域网协议标准
• 1.2.3 无线个域网协议标准
• 1.2.4 无线城域网、局域网和个域网之比较
• 1.2.4 无线网络MAC层协议回顾
• 1.2.4.1 ALOHA协议
• 1.2.4.2 载波侦听多路访问（CSMA）协议
• 1.2.4.3 频分多址（FDMA）技术
• 1.2.4.4 时分多址（TDMA）技术
• 1.3 选题动机
• 1.4 本文的主要贡献
• 1.5 本文的结构安排
• 1.6 参考文献
• 第二章 无线城域网中快速有效的冲突解决算法
• 2.1 IEEE 802.16MAC协议简述
• 2.1.1 上行QoS服务类型
• 2.1.2 指数退避机制
• 2.2 相关工作
• 2.3 DBC算法介绍
• 2.4 仿真及讨论
• 2.4.1 仿真场景设置
• 2.4.2 仿真性能分析
• 2.5 结论
• 2.6 参考文献
• 第三章 无线城域网中终端节能机制的性能分析及改进
• 3.1 IEEE 802.16e中的睡眠模式
• 3.2 ESM性能分析
• 3.3 改进的节能机制EESM
• 3.3.1 节能机制EESM介绍
• 3.3.2 EESM的马尔可夫模型
• 3.4 仿真及性能比较
• 3.4.1 仿真验证
• min时EESM的性能参数'>3.4.2 不同T_min时EESM的性能参数
• max时EESM的性能参数'>3.4.3 不同T_max时EESM的性能参数
• 3.4.4 EESM与ESM性能比较
• 3.5 结束语
• 3.6 参考文献
• 第四章 无线网络中的层间联合自适应传输机制
• 4.1 相关工作
• 4.2 系统模型
• 4.3 信道模型和CLATS机制的马尔可夫系统性能模型
• 4.3.1 有限状态马尔可夫信道模型
• 4.3.2 CLATS机制下的马尔可夫系统模型
• 4.4 系统性能分析和分组大小的优化选择
• 4.4.1 系统性能分析
• 4.4.2 分组大小的优化选择
• 4.5 仿真及分析
• 4.6 结论
• 4.7 参考文献
• 第五章 基于装箱问题的无线个域网MAC层调度算法
• 5.1 蓝牙技术简介
• 5.1.1 微微网
• 5.1.2 MAC协议
• 5.2 相关工作
• 5.3 问题描述及定义
• 5.3.1 装箱问题
• 5.3.2 蓝牙调度与装箱问题的关系及FFD-kI算法
• 5.4 调度算法分析
• 5.4.1 最坏情况分析
• 5.4.2 平均情况分析
• 5.5 仿真及性能比较
• 5.5.1 仿真环境
• 5.5.2 仿真性能分析
• 5.6 结论
• 5.7 参考文献
• 附录A：引理2的证明
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 个人简历及参加的科研工作
• 在攻博期间录用,发表和已投的文章
• 申请专利