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。

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。

基于IEEE 802.15.4协议的虚拟仪器的设计与实现

利用虚拟仪器技术,设计并实现了一套基于IEEE 802.15.4协议的无线传感器网络分析仪.采用MVC设计模式将系统软件模块的用户交互界面与业务逻辑处理分离开来,提高了应用程序的可扩展性,实现了数据帧解析,实时显示网络拓扑结构等功能.为了处理来自串口的缓冲数据,提高处理质量,使用了一种基于自适应线程池技术的数据处理方法.实践应用结果表明,该套分析仪器已经满足了系统设计的需求,对无线传感器网络的理论和应用研究具有一定意义.

基于IEEE 802.15.4e的智能家居家电控制系统的实现

根据智能家居智能化、网络化、模块化的发展需求,提出了一种智能家居家电控制系统的设计方案,对家电控制系统硬、软件设计进行了详细说明。分别设计基于Android操作系统的智能手机、PDA的家电控制软件和基于J2EE架构设计的智能家居网站。采用IEEE 802.15.4e协议组网,通过接入智能家居环境监测、安防报警等子系统实现情景模式控制,提供全方位的信息交换服务,优化人们的生活方式。

工业以太网中IEEE 802.1p优先权调度协议改进

以交换式工业以太网网络控制系统为研究对象,针对采用IEEE 802.1p优先权调度的交换机内部排队延迟,提出了调度改进构想,对硬实时数据流和非硬实时数据进行区别处理.构建了一个典型的树形拓扑交换式以太网模型,计算了优先权调度改进后周期性实时数据帧在各个传输环节的最大延迟,同时推导了优先权调动改进方案应满足的基本条件.最后通过OPNET软件进行了仿真验证,结果表明IEEE 802.1p优先权调度协议改进可以提高工业以太网中硬实时数据传输的实时性.

IEEE 802.16e休眠模式算法的研究和改进

IEEE802.16e为移动站点提供了大范围的无线接入,为了减少移动站点的功率消耗,它提出了一种节能机制休眠模式.移动站点在休眠间隔后进入监听间隔,检查其间是否有数据分组到达.如果有,它将进入清醒状态接收数据,否则,继续进入休眠间隔.草案中所提出的休眠模式指数增长算法在低业务量情况下,响应时间过长.文中提出了线性增长算法解决这一问题,理论分析了该算法的两个性能指标平均响应时间和平均能量消耗.并结合仿真实验,对比了这两种算法的性能,证实了后者具有较好的性能.进一步分析了休眠模式各个参数对上述两个性能指标的影响,对参数值的选取有重要帮助.

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。

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。

基于免疫计算的IEEE 802.16j网络基站及中继站选址优化

IEEE802.16j标准引入了中继站,从而能获得覆盖能力和容量的提升.与传统的单跳无线接入网络相比,IEEE802.16j网络具有以较低代价获得较高容量的优势.中继站和基站的联合优化是移动网络运营商进行网络规划的重要内容之一.由于中继站建站代价远小于基站建站代价,在给定候选站址和覆盖需求的前提下,通过对中继站和基站的站址进行联合优化可以减少基站的建设数目,从而降低网络的建设总代价.为了解决802.16j网络基站及中继站选址优化问题,给出了一个基于免疫计算的选址优化方案.设计了802.16j网络选址优化问题的数学模型,给出了求解选址优化问题的免疫优化算法,并进行了仿真实验.实验结果表明:所给出的方案能以较小的网络建设代价获得较大的网络容量增益,具有较好的应用价值.

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.

基于IEEE 802.16d标准的馈线保护通信方案

实现馈线的快速保护,关键是多点保护信息的快速交换。从经济角度考虑,馈线保护通信应当与配电网自动化通信相结合。无线通信技术具有灵活性高、成本低的优点。提出一种基于固定无线宽带通信技术的通信组网结构,并在此基础上提出了一种实现馈线快速保护的通信方案。为满足保护信息通信的高可靠性和快速性要求,给出了基于IEEE802·16d标准的空中接口方案。重点对媒体访问控制(MAC)层的上行接入和调度协议进行了扩展。仿真计算结果表明,该方案可以满足馈线快速保护的要求。

无线Mesh网络与IEEE802系列标准

无线宽带接入系统发展迅速,但带宽容量低、覆盖范围小等缺点限制了它的进一步发展。作为"最后一公里"宽带无线接入非常重要的技术之一,无线Mesh网络(WMN)可以和多种无线网络系统,如无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)以及无线城域网(WMAN)等相结合,改善无线网络的性能,提高网络的覆盖范围。随着无线Mesh网络技术的广泛应用,IEEE802的相关标准组正在致力于推动WMN技术的发展,制订相关的技术标准。目前,WMN标准已经出现在IEEE802.11s、802.15、802.16、802.20中。

基于PMP模式的IEEE802.16系统中Ranging问题

研究了IEEE802.16在PM P(点到多点)模式下的Rang ing过程中竞争冲突问题.运用生灭过程分析了在确定SS数目的情况下需要Rang ing的SS数量模型,并计算出了需要Rang ing的SS数量的稳态解.根据随机过程理论提出了SS在Rang ing过程中单步竞争转移模型,在此基础上以单位Rang ing带宽下SS的Rang ing竞争成功率最大为原则推导出了最优的Rang ing带宽.最后,分别在非最优带宽、Sungm in给出的带宽和最优带宽下对Rang ing过程进行仿真,结果表明,最优Rang ing带宽下比其他2种带宽下的Rang ing成功率提高20%,而Rang ing的竞争次数和总的Rang ing时延分别降低25%和20%.

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。

IEEE802.15.4a信道对UWB功率谱影响分析

研究超宽带功率谱密度,从路径损耗模型、多路径模型和小尺度衰落模型方面分析IEEE802.15.4a工作组信道模型.采用直接序列脉冲(direct-sequence pulse-amplitude modulation,DSP-PAM)超宽带(ultra-wideband,UWB)系统的信道响应,仿真分析了8种信道对2～10 GHz超宽带系统功率谱分布情况.仿真结果表明,多路径信道对UWB功率谱影响不大,脉冲UWB具有抗多路径干扰能力强的特点.

基于IEEE802.15.4标准的改进型隐藏节点冲突避免策略

对已有的隐藏节点冲突避免策略进行了改进,改进后的策略对区域分组方法进行了优化,对IEEE802.15.4超帧结构进行了调整,并提出了更为灵活的时隙分配方法。仿真结果表明该改进方案可以有效降低网络端到端时延和丢包率,提升了QoS性能。

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。

IEEE802．11eEDCA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。