无线局域网自适应速率控制机制研究

论文摘要

随着无线网络越来越普及以及迅速发展,特别是近年发展起来的高速无线宽带多媒体业务,对无线局域网的带宽提出了更高的要求。为了达到网络对高速多媒体业务的支持,IEEE标准化组织开始拟定802.11ac/ad标准,预计2013年完成标准的制定,届时传输速率将达到1Gbps水平,可以支持的应用包括无线高清视频、互联网接入、游戏、数据下载等多个方面。高速宽带多媒体无线网络再次成为发展的热点。虽然随着协议标准的不断完善和改进,无线局域网中可以使用的传输速率越来越高,IEEE802.11系列协议物理层也规定了多种不同的编码调制技术,并针对不同的网络环境进行选择,但协议没有规定如何在多种不同速率之间进行切换,也就是根据信道的实时变化自动选择最优速率进行数据发送,即速率自适应。因此,如何使速率根据不同的网络情况进行自适应,以达到更好的网络吞吐量,成为一个热门的研究方向。本文首先介绍了IEEE802.11协议的体系架构和网络特点,阐述了论文内容的背景知识；然后分析了影响吞吐量的因素,说明速率控制是影响吞吐量的重要因素之一,并对其原理进行了解释；在此基础上,对现有一些重要的速率自适应算法进行了对比,对这些研究成果进行了分析,明确了下一步的研究方向；提出了一种改善速率自适应性能的探测帧机制,对该机制进行了仿真验证,仿真结果表明探测帧机制可以较好的防止系统在信道并没有真正改善的情况下盲目提高发送速率,从而减少丢包率,提高系统性能；之后又对一种基于统计信息的算法进行了研究,指出了它的不足,提出了一种参数可根据环境情况动态改变的速率自适应改进算法,算法中判断发送速率改变的标准可以根据信道质量改变的快慢自动的做出调整,以便对不同的信道环境都能较好的适应；最后在对算法分析的基础上,对其性能和通用性进行了仿真,仿真结果表明,该改进算法能够较好的适应各种信道情况,且相对于获取物理信道信息的自适应算法来说不需要对协议本身做过多修改,能直接部署,同时该动态参数思想也可用于其他协议改进,具有较好的通用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要工作和内容安排
• 第二章 IEEE 802.11无线局域网相关技术
• 2.1 无线局域网IEEE 802.11系列标准概述
• 2.1.1 IEEE 802.11系列标准
• 2.1.2 无线局域网IEEE 802.11物理层
• 2.1.3 无线局域网IEEE 802.11 MAC层
• 2.2 无线网络速率自适应相关技术
• 2.2.1 无线网络跨层设计
• 2.2.2 服务质量保证
• 2.2.3 MIMO机制
• 2.2.4 其他相关技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 速率自适应算法研究
• 3.1 采用速率自适应的必要性及性能分析
• 3.2 主要算法分析比较
• 3.2.1 基于统计信息的方法
• 3.2.2 直接测量信道信息的方法
• 3.2.3 其它的一些研究方法
• 3.3 本章小结
• 第四章 一种改善速率自适应性能的探测帧机制
• 4.1 探测帧机制原理
• 4.2 协议的修改及仿真环境设置
• 4.2.1 协议修改
• 4.2.2 仿真环境设置
• 4.3 仿真性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 一种改进的基于参数可变的ONOE自适应算法
• 5.1 基于参数可变的ONOE自适应算法
• 5.1.1 Onoe算法
• 5.1.2 基于平均数据包发送成功率的算法改进
• 5.1.3 将改进算法应用于802.11a及其他协议
• 5.2 协议的修改及仿真环境设置
• 5.2.1 协议修改
• 5.2.2 仿真环境设置
• 5.3 仿真性能分析
• 5.3.1 Onoe算法性能仿真
• 5.3.2 参数可变的改进算法仿真
• 5.3.3 改进算法应用于其它802.11协议
• 5.4 本章小结
• 结语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果