IEEE802.11速率自适应算法的实现与性能分析

论文摘要

近年来,无线Mesh网络(Wireless Mesh Network)作为一种新型的接入网技术,凭借其网络架构灵活、移动性好、易于部署等特点,得到了快速的发展并成为了研究的热点。与此同时,无线多媒体网络应用的几何级增长对无线Mesh网络也提出了更高的要求,而目前网络资源的增长速度要慢于网络业务的发展速度,更现实的解决办法是充分提高现有网络性能。吞吐量作为无线Mesh网络性能的主要衡量指标之一,如何提高网络吞吐量性能成为了亟待解决的问题之一。研究表明数据传输速率能够对网络吞吐量性能产生影响,也就是说理论上存在一个最佳的传输速率,能够使网络吞吐量最大化。在目前的IEEE802.11系列标准中,物理层能够支持多种速率的数据传输,但标准中并没有对最佳传输速率的选择和切换方法提出具体的方案,所以自适应的速率选择算法成为了无线网络中的一个重要的研究方向。本文首先分析了速率自适应算法的研究意义及国内外研究现状;第二,对IEEE802.11标准中的物理层和MAC层做了深入研究,并明确了数据传输速率与网络吞吐量性能之间的关系,然后研究了本文的网络环境——无线Mesh网络的结构和特点;第三,分析总结了经典速率自适应算法的主要思想和实现流程,在此基础上提出了一种新的速率自适应算法,该算法统计每种传输速率的帧成功率(Frame Success Rate,FSR),并通过DCF马尔可夫模型的相关推导,得到FSR值所对应的传输时间,最终通过对传输时间的判断来选择最优的传输速率;第四,搭建无线Mesh网络试验床,并在实验床的Madwifi驱动中实现了本文提出的新算法;最后,在不同测试场景下对各种速率自适应算法进行了测试,测试结果表明本文提出的新算法比Madwifi中已有的3种算法在性能上有一定的提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 论文组织结构
• 2 相关技术研究
• 2.1 IEEE802.11 标准简述
• 2.2 无线网络吞吐量理论分析
• 2.3 无线Mesh 网络的结构及特点
• 2.4 本章小结
• 3 无线网络的速率自适应算法研究
• 3.1 经典算法分析
• 3.2 基于DCF 模型的速率自适应算法的设计
• 3.3 本章小结
• 4 改进速率自适应算法在Mesh 试验床中的实现
• 4.1 无线mesh 试验床的搭建
• 4.2 Madwifi 驱动分析
• 4.3 RADM 算法在Madwifi 中的实现
• 4.4 本章小结
• 5 实验测试及性能分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 测试结果与分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献