IEEE802.11无线局域网MAC协议性能研究与优化

论文摘要

本文在研究IEEE802.11MAC协议原理与性能的基础上,提出了相应改进措施。首先,讲述了IEEE802.11MAC协议的基本构成,尤其对MAC帧结构和DCF协议的原理进行了详细描述。之后重点对基于CSMA/CA+BEB的DCF协议性能进行了深入的研究,获得了系统吞吐量与网络规模（网络小区中竞争节点数目）、帧长度、最小竞争窗口及MAC帧发送概率之间的关系。发现在基本接入模式下DCF协议的吞吐量性能随网络规模的不同差异很大。因此,接下来对在动态网络环境下如何获得当前网络小区内竞争节点的数目进行了研究,并提出了一种精确而简便实用的估算策略:S-DCF。S-DCF算法的基本思想是通过读取成功发送的MAC帧中的源MAC地址,来获取当前网络中参与信道竞争的节点数目。以此为基础,提出两种针对IEEE802.11DCF的优化策略。其一是根据网络规模调整最小竞争窗口,以提高系统饱和吞吐量;其二是根据网络规模直接给定终端一个最优常数竞争窗口,即optimal-DCF/CCW算法。本文的重点是后者,因此首先分析了在IEEE802.11DCF中使用常数竞争窗口的可行性,之后对DCF/CCW的系统性能进行了分析,并得到了最优常数竞争窗口的选择依据。optimal-DCF/CCW算法的实现是S-DCF与DCF/CCW的综合。通过OPNET仿真可见,optimal-DCF/CCW算法的性能比IEEE802.11DCF协议有明显提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无线局域网的概念
• 1.2 无线局域网的特点
• 1.2.1 无线局域网的优点
• 1.2.2 无线局域网的局限性
• 1.3 无线局域网的应用
• 1.4 无线局域网的标准
• 1.4.1 IEEE802.11x 无线局域网协议体系
• 1.4.2 HiperLAN 协议体系
• 1.5 本文主要研究内容与各章节安排
• 第二章 IEEE802.11 无线局域网简介
• 2.1 无线局域网的组成结构
• 2.1.1 站点（STA）
• 2.1.2 无线介质（WM）
• 2.1.3 接入点（AP）
• 2.1.4 分布式系统（DS）
• 2.2 无线局域网的拓扑结构
• 2.2.1 分布对等式拓扑
• 2.2.2 基础结构集中式拓扑
• 2.2.3 ESS 网络拓扑
• 2.2.4 中继或桥接型网络拓扑
• 2.3 IEEE802.11x 的MAC 协议
• 2.3.1 IEEE802.11x 的MAC 帧结构
• 2.3.2 IEEE802.11x 的无线媒体接入协议
• 2.3.2.1 DFWMAC 协议概述
• 2.3.2.2 DCF 协议原理
• 2.3.2.3 PCF 协议原理
• 第三章 IEEE802.11DCF 协议性能研究
• 3.1 DCF 中MAC 帧发送概率分析
• 3.2 DCF 的吞吐量性能分析
• 3.2.1 归一化系统吞吐量
• 3.2.2 饱和吞吐量
• 第四章 IEEE802.11DCF 改进协议性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 竞争节点数目估计算法：S-DCF
• 4.3 通过调整最小竞争窗口优化DCF 性能
• 4.4 使用常数竞争窗口的DCF/CCW 协议
• 4.4.1 DCF/CCW 性能分析
• 4.4.2 optimal-DCF/CCW 算法描述
• 4.4.3 仿真验证optimal-DCF/CCW 算法性能
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文主要工作与贡献
• 5.2 有待进一步研究的课题
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果