802.11网络中一个功率、载波侦听阈值、速率联合调整算法

802.11网络中一个功率、载波侦听阈值、速率联合调整算法

论文摘要

IEEE 802.11是一类基于物理载波侦听(CSMA)机制的协议。在无基站(AP)的多跳无线网络中,物理载波侦听机制存在着固有的隐蔽终端和暴露终端问题,两类问题都会影响网络空间重用的程度,进而影响网络的总吞吐率。近年来,随着基于802.11协议的无线网络的广泛的应用,提高多跳无线网络的总吞吐率,成为亟待解决的问题,受到广泛的关注。现有的算法是以提高空间重用为目的,调整载波侦听阈值和速率或调整发送功率和速率。由于这些算法都是站在单一链路的角度进行优化,使得空间在不同链路间的分配很不平衡,吞吐率的提高受到限制。另外,这些算法的调整策略都不同程度地依赖于MAC层控制包捎带(piggyback)的额外信息,使算法实现复杂,调整策略的有效性也因此受到影响。本文提出了一个基于丢包率的功率、载波侦听阈值和速率联合调整的算法。算法以提高网络的总吞吐率为目标,从网络分簇的角度来优化空间重用,即网络中节点按照空间位置的接近程度,可以划分成多个组,组内的链路往往不适于并发传输,应该分享通道;而组间的链路适合并发传输;对于不适于分到某个组的隐蔽终端,则可以通过改变传输功率将其合并到某个组中。算法采用分布式调节的方式,各个发送节点根据接收节点周围的干扰情况以及网络的拓扑结构,选择合适的功率、载波侦听阈值和速率进行传输。和现有其他算法不同,本文算法允许各个节点独自对三个参数进行不同的选择。另外,算法的调整策略是基于丢包率的,节点根据MAC层丢包率来判断各自所处的状态,不需要额外增加控制命令,不需要借助现有的802.11ACK控制包捎带信息,也不需要知道发送节点到接收节点之间的距离,算法在现有802.11协议上很容易实现。仿真实验证明,本文提出的联合调整算法较有效地解决了网络中的隐蔽终端问题,比现有算法在提高网络的总吞吐率和空间重用方面都有显著改善。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景和选题动机
  • 1.2 论文工作与组织
  • 第二章 相关的研究工作
  • 2.1 物理载波侦听阈值的作用
  • 2.1.1 802.11 网络中的物理载波侦听阈值
  • 2.1.2 物理载波侦听阈值和空间重用
  • 2.2 现有的确定载波侦听阈值的方法
  • 2.3 空间同构网络中优化的载波侦听阈值和网络容量
  • 2.4 现有的自适应算法
  • 2.4.1 APCS(Adapting Physical Carrier Sensing)算法
  • 2.4.2 PRC(Power and Rate Control)算法
  • 2.4.3 DSB(Distributed Space Backoff)算法
  • 第三章 功率、载波侦听阈值和速率的联合调整算法
  • 3.1 现有算法存在的问题
  • 3.2 优化的空间分配
  • 3.2.1 优化的空间分配的概念
  • 3.2.2 影响空间分配的因素
  • 3.2.3 基于丢包率的空间分配的调整原则
  • 3.3 联合调整算法
  • 3.4 联合调整算法在NS2 中的实现
  • 3.4.1 NS2 简介
  • 3.4.2 联合调整算法的实现
  • 第四章 联合调整算法的性能评价
  • 4.1 参数设置
  • 4.2 验证实验
  • 4.2.1 实验设计
  • 4.2.2 实验结果分析
  • 4.3 联合调整算法的性能评价
  • 4.3.1 实验设计
  • 4.3.2 性能分析与对比
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 研究展望
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢
  • 相关论文文献

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