IEEE 802.11无线局域网标准研究

介绍了IEEE 802.11全系列标准,研究了IEEE 802.11系列各标准的发展轨迹和相互关系,建立了该系列标准的层次模型。研究并分析了IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g和IEEE 802.11n这几种常见标准,并对相应物理层和媒质访问控制层的关键技术作了重点分析。

IEEE 802.11无线网络中基于同步竞争窗口的退避算法

针对IEEE 802.11标准中引用的传统的二进制指数退避算法(BEB)在解决信道接入冲突时,网络碰撞概率较大且站点公平性较差的问题,提出一种基于同步竞争窗口的退避算法(SCW)。该算法中,网络内所有站点跟踪当前网络的传输情况,当检测到信道状态发生变化时,各站点停止退避并根据信道当前监测到的信道状态自适应地调整竞争窗口大小,然后通过重置该竞争窗口使得所有站点在下一次信道竞争时具有相同竞争窗口大小,即所有站点的信道介入概率相同。仿真结果表明,随着站点个数的变化,SCW算法的公平性指数接近于1且一直保持稳定;而且当网络站点个数较多(36个左右)时,SCW算法的网络吞吐率比传统BEB算法提高了约11%,时延降低了6%。所提算法能够有效地提高了网络吞吐率和时延性能,同时具有更高的网络公平性,因此有利于实际应用中对传输速率和时延有较高需要的业务的传输,尤其适用于节点密集部署的高速率无线网络中。

基于IEEE 802.11ac的多用户MIMO传输方案的优化设计及其性能分析

在IEEE 802.11ac Draft 2.0标准草案的基础上,针对其新引入的多用户MIMO传输机制进行了深入研究,提出了几点改进的优化设计方案,并完成了相应的性能分析。最后对IEEE 802.11ac的多用户MIMO传输方案进行了系统的性能分析,仿真结果表明,改进的传输方案在误比特率(BER)和吞吐量方面获得了明显的性能增益,且与针对性能的理论分析与仿真结果相吻合。

IEEE 802.11 DCF协议性能分析模型

提出了一种改进的二维Markov链模型用于分析IEEE 802.11 DCF协议.该模型不仅考虑实际应用中饱和业务量和非饱和业务量的情况,而且考虑DCF协议的退避计时器的冻结状态和有限的重传次数.通过对该Markov链模型稳定状态的求解并结合M/M/1/K排队模型,导出了DCF系统性能的理论模型.仿真结果表明,该理论模型能够精确地预测广义IEEE 802.11 DCF协议的系统性能.

基于IEEE802.11p高速车路通信环境研究

针对基于IEEE802.11p构成高速车路通信中安全类消息传输的性能是否满足车路通信需求的问题,采用符合实际道路特点的Nakagami分布描述无线信道衰落,Poisson分布描述移动车辆发送的数据流,对单一路侧设备与连续移动车辆通信性能进行了仿真。以车辆消息发送间隔、通信车辆数量、车辆行驶速度为变量,得到4种不同接入类消息的车辆数与吞吐量、发包间隔与丢包率、发布间隔与平均时延、车辆速度与投递字节数的关系。结果表明,不同类型消息在车辆数与吞吐量关系上有一个优化点,可实现车辆数和吞吐量的最大化;丢包率和平均时延都会随着车辆数据发送间隔增大而增大。车速增加时,安全类消息的投递字节数下降且与车速成反比。从仿真结果可以看出,IEEE802.11p协议能够保证高优先级安全类消息传输服务质量。

无线自组织网络中的IEEE802.11 MAC协议的研究

IEEE802.11 DCF作为无线局域网的MAC层规范被广泛应用于无线自组织网络的仿真和测试中。通过研究发现即使在拓扑不变的条件下,使用表驱动路由协议DSDV,TCP流仍然存在不稳定和不公平现象,本文分析了问题产生的原因,提出了基于网络负载的解决问题方法。

IEEE802.11无线局域网非饱和吞吐量分析

当前关于IEEE802.11无线局域网DCF性能分析研究通常假设网络工作在饱和条件下,但是对于实际的IEEE802.11局域网而言,非饱和工作状态更为普遍。本文针对非饱和条件下的IEEE802.11无线局域网,提出了一种基于二维马尔可夫链的分析模型,推导得到吞吐量与网络非饱和程度之间的定量数学表达式。结果表明,非饱和吞吐量可以超过饱和吞吐量,在一定的非饱和程度下,网络吞吐量可以最大化,在多数情况下RTS/CTS接入机制优于基本接入机制。

基于IEEE 802.11a的OFDM基带处理器的FPGA设计与实现

设计了一种用于IEEE 802.11a的OFDM基带调制处理器。实现了IFFT、插入循环前缀、加窗及训练序列生成等模块的硬件设计。64点FFT/IFFT模块采用单碟形优化4路并行结构,提出了4路并行无冲突地址读写算法,有效地提高了数据吞吐率、减小了面积;采用多级流水线结构的基4蝶形单元,有效地减少了关键路径时延,其最高工作频率可达167 MHz,核心面积为0.58 mm2;整个基带调制系统最高工作频率可达100 MHz,在SMIC COMS 0.18μm工艺下内核面积为0.98 mm2,经硬件联合调试验证设计完全满足高精度、高速及实时处理要求。

IEEE802.11n系统最优包长和聚合个数调节算法

为了在非理想信道和给定时延约束下提高IEEE802.11n系统的吞吐量,推导了有传输差错条件下采用聚合后一次成功发送的平均数据量;将该数据量代入描述理想信道DCF系统的Markov模型的饱和吞吐量表达式,得到非理想信道下DCF系统的饱和吞吐量计算式;分析DCF机制下采用数据包聚合方案的平均时延及各退避阶的平均时延,将业务的时延约束转化为对平均时延的限制;在平均时延限制下,提出一种根据信道状态和所得计算式动态调节包长和聚合个数的算法,使系统的饱和吞吐量最大.仿真结果证实采用最优数据包长和聚合个数调节算法的系统饱和吞吐量明显高于用固定包长和聚合个数的方案.

一种IEEE802.11中慢启动递减的竞争窗口控制算法

本文在研究现有的无线局域网802.11MAC层拥塞控制的基础上,提出了一种增强的拥塞控制性能的算法称为“慢启动递减算法”(SSDS:Slow-StartDecreaseScheme)。该算法通过修改802.11的MAC层中的DCF(DistributeCoordinationFunction)子协议,改善了IEEE802.11无线局域网在拥塞情况下的性能,提高了网络吞吐量。文中通过仿真对算法进行了分析和研究。

IEEE802.11 MAC协议中基于DCF的优先级接入控制技术评述(英文)

作为无线局域网MAC层和PHY层最重要的标准,IEEE802.11已得到大多数电信设备制造商的支持,并广泛应用于移动计算与通信.基于IEEE802.11支持区分业务的多优先级接入控制机制是近年来受到广泛重视的研究领域.首先介绍了IEEE802.11协议组及其MAC实现,特别关注了DCF原理和退避机制.第二,我们对现有的几类基于竞争的优先级接入控制机制进行了介绍和评述.最后,我们给出了结论,并对未来可能的研究方向进行了讨论.

基于IEEE802.11e EDCA的下行信道动态无竞争接入机制

为了改善无线局域网络服务质量,IEEE工作组形成了增补标准IEEE802.11e,但是其增强的接入机制仍然不能完全满足IPTV、视频点播等类似场景的应用。为此提出了针对这一类应用场景的一种新的简单易行的下行信道动态无竞争接入机制,该机制基于MAC层队列长度信息动态调整下行信道接入参数,能有效地保护下行流媒体数据的传输,通过仿真结果验证了该机制有效并且实用。

基于节点区分的IEEE 802.11e无线局域网中的VoIP容量分析与优化

基于因特网协议的语音(VoIP)是无线局域网(WLAN)的一个具有广阔前景的应用,但VoIP容量在WLAN中却受到了较大的限制.为了增强对VoIP等实时业务的支持,IEEE802.11eEDCA协议提供了竞争窗口(CW)、仲裁帧间间隔(AIFS)和传输机会(TXOP)3个参数来实现对业务流的区分,但没有考虑如何优化这些参数以达到对WLAN中的接入点和终端节点进行区分服务,而WLAN中的接入点却恰恰是制约其VoIP容量的一个重要因素.提出了一个语音容量分析模型,引入了协议的3个参数以区分接入点和终端节点,并考虑到语音流的ON-OFF模型和语音流的上行与下行时延约束.基于给出的分析模型,分别进行了单参数独立区分与多参数联合区分优化分析,在不同的语音编码与语音间隔情况下,定量地给出了利用CW,AIFS和TXOP进行独立区分时和联合区分时的优化值,从而达到提高VoIP容量的目的.仿真结果表明,利用这些参数的优化值为接入点和终端节点提供区分服务是正确的和有效的.

IEEE 802.11无线局域网二进制指数退避算法改进与分析

IEEE 802.11标准引入二进制指数退避算法BEB,以降低节点发送数据包碰撞的概率。两步指数退避算法TBEB避免了BEB算法中竞争窗口长度出现振荡这一现象,可以提高吞吐率。导出了TBEB算法和BEB算法中节点的平均竞争窗口长度和平均退避次数的解析表达式,并采用仿真进行验证;以退避时间最小为目标,给出了求解竞争窗口长度最优复位值的优化模型。研究结果可用于基于IEEE 802.11无线局域网的BEB算法的性能评价。

基于IEEE 802.11s的无线Mesh网络路由协议研究

基于IEEE 802.11s的无线Mesh网络已成为机动宽带接入技术研究领域的一个研究热点。对无线Mesh网络中的关键技术——混合无线Mesh协议(HWMP)进行详细的分析,与传统按需路由机制相比,该协议既具有先验式路由协议的灵活性,亦具备按需路由协议的有效性,同时,对该协议度量机制做出改进,其将在应急通信等特殊应用环境中发挥重要作用。

一种基于接收端SNR的IEEE802.11WLAN速率自适应算法

速率自适应调整对于提高IEEE 802.11物理层传输性能具有重要意义,现有许多算法对于碰撞所带来的性能影响没有充分考虑,通过区分信道错误和链路层碰撞,进而依据测量的接收端SNR信息实现速率调整,通过ACK帧捎带速率调整信息给发送端。接收端SNR能反映信道状况,避免碰撞带来不必要的速率下降。仿真实验结果表明,提出的速率自适应算法RAS能避免碰撞对速率调整的影响,在多节点争用信道的情况下有较高的吞吐量和较低的延迟。

IEEE802．11eEDCA机制的一种参数调节策略

研究了IEEE 802.11e EDCA机制的原理和无线信道利用模型,阐明了EDCA参数设置对其性能的重要性。在此基础上,提出了一种简单有效的参数调节策略。仿真结果表明,该参数调节机制在保证实时业务要求的同时,可以显著提高数据流的吞吐率,优化了EDCA机制的运行性能。

IEEE 802.11网络中质量驱动的视频传输技术研究综述

质量驱动的跨层技术是提高IEEE 802.11网络中视频传输服务质量的有效手段。传统传输控制技术的目标是降低分组丢失率、提高吞吐量等,但这些性能指标不能准确地反映终端的用户体验,也没有充分考虑视频数据的特点。质量驱动的跨层传输控制技术以提高终端用户的服务质量为直接目标,利用视频流的特点优化传输系统性能。介绍了IEEE 802.11协议关于服务质量的标准化进程,集中讨论了基于轮询和基于竞争的调度机制,并详细综述了两种机制下质量驱动的视频传输技术的最新研究成果及发展动向。

基于IEEE802．11b的无线Mesh网中信道分配策略的分析及仿真

研究无线Mesh网在繁忙区域增加接入点(AP)时,各种信道分配策略对网络性能的影响.首先研究了在多个AP和多个用户的热点环境中的容量平衡机制,然后分析了在物理层使用IEEE 802.11b标准提供的多重叠信道时对每个AP的影响,最后通过实测试验和NS2仿真,研究了信道条件、节点密度、信道接纳策略以及MAC协议对吞吐率和公平性的影响.结果证明,在网络中同一区域存在多个AP时,由于有限的频谱和无线介质特性,增加新的AP并不与系统容量成正比,反而会因为竞争和干扰降低这个区域的吞吐量.3种分配策略都存在一定的局限性,因此需要进一步考虑其它有效措施来提高系统容量.

IEEE802.11e中基于自适应信道预留的接纳控制算法

为了在WLAN标准IEEE802.11e中高效、高质量地传输各类业务,以及保证业务之间的公平性,提出一种基于自适应信道预留的接纳控制算法。算法中首先采用资源共享的方法提前为业务预留适当的信道资源,使用信道利用率作为接入准则,当网络资源不足时采用自适应地调节已经接入业务流的服务质量来满足新请求的业务流的服务质量需求。结果表明,该算法保证了各业务之间的公平性以及服务质量需求,而且最大程度地接入了更多的业务流,提高了网络的整体性能。