基于802.11的多信道MAC协议性能分析

为了改善无线网络中信道带宽的利用率,提高网络的吞吐量性能,已有研究提出了采用多信道MAC协议的方法,将单个信道分割成控制子信道和数据子信道进行联合使用.针对基于802.11DCF的该类型MAC协议,采用离散Markov链对DCF的退避机制进行建模分析,研究了多信道下两种MAC机制的饱和吞吐量性能与信道带宽分配比例的关系,分析了网络节点数、数据分组大小和DCF竞争窗口等对优化多信道带宽分配的影响,并将多信道MAC机制下的网络性能与单信道MAC机制进行了对比.分析和仿真结果表明,采用优化的信道带宽分配,多信道的MAC机制可以一定程度上提高网络的吞吐量性能.但是,当允许控制帧以最大信道速率传输时,多信道MAC机制吞吐量性能并不比单信道MAC机制好.

802.11网络中基于博弈理论的可变带宽信道分配研究

802.11网络中节点的理性和自私性导致可变带宽信道分配的低公平性、低负载均衡性及低社会效率问题.基于非合作博弈理论将可变带宽信道分配问题建模成策略型博弈模型.首先,给出问题的纳什均衡分配策略,证明了纳什均衡点的存在;然后,针对纳什均衡策略社会效率低的问题,提出一种基于支付的激励机制,使可变带宽信道分配过程收敛到占优决策均衡状态,从而系统整体吞吐量性能达到全局最优;并分析了上述两种策略的公平性和负载均衡问题;最后,给出达到纳什均衡和全局最优状态的可变带宽信道分配算法.仿真结果表明,纳什均衡策略能够获得好的公平性,而全局最优策略的负载均衡和社会效率性能要优于纳什均衡策略.

802.11协议中RTS/CTS机制的安全漏洞分析

802.11协议中的RTS/CTS机制可以解决隐藏节点问题,通过分析RTS/CTS机制中的安全漏洞,发现由于RTS/CTS握手过程中没有认证机制,攻击者可以通过连续发送设定足够大网络分配矢量值的伪造RTS/CTS帧,以达到拒绝服务攻击的目的。在理论分析的基础上,使用aircrack-ng的软件开发包,在真实的无线网络环境中进行了实验,实验结果显示,RTS/CTS机制确实存在着被拒绝服务攻击的安全漏洞,可随时被攻击者利用,需引起充分重视。

利用无线物理层密钥增强802.11i的安全性

针对目前IEEE 802.11i存在的不能为管理帧和控制帧提供安全保护导致DoS攻击、不能为用户提供身份隐私保护、会话主密钥MSK的丢失引起信息泄露等安全威胁,引入物理层安全方案iJam,于802.11i认证之前在移动站STA和接入点AP之间生成物理层密钥K_i.使用生成的K_i保护802.11i的管理帧和控制帧,防止DoS攻击;并在后续认证过程中对消息加密,保护用户的身份信息;参与PTK的生成,增强PTK的安全性.给出了WLAN安全性增强的方案,并对引入iJam后802.11i的安全性、增加的时延、能耗及兼容性进行了分析.结果表明,所提出的方案克服了目前802.11i存在的安全威胁,对其安全性进行了增强;但所引入时延和能耗都非常有限;同时引入iJam并不会对802.11i的框架造成影响.

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。

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.

NS-3 802.11物理层源代码实现原理分析

NS-3是国外近几年发展起来的重要网络仿真软件,它提供了比NS-2更低层次的无线功能抽象,更贴近真实的无线物理层的工作原理。分析了802.11无线物理层的源代码,对其主要实现机制进行了详细剖析,包括节点状态与接收分组的条件、信道繁忙起止时间的计算、信道支持多个路径损耗衰落模型、误码率与分组接收成功率的计算、多个干扰分组的跟踪管理和以分块为单位的累积干扰计算;并对协议修改给出了建议。该工作为理解NS-3无线仿真原理做出了有益贡献。

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AODV和802.11的MANET仿真中的丢包模型研究

论文对基于AODV协议和802.11标准的移动Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)仿真中的丢包问题进行了研究。通过分析数据包在TCP/IP协议栈中各层之间的传递与处理流程,查找各种可能导致丢包的因素,进而归纳出一种全面可靠的丢包统计模型。最后借助不同场景下的仿真实验验证了该丢包统计模型的精确性。

基于IEEE 802.11e的多跳无线网络拥塞控制协议

多跳无线网络中网络拥塞的出现将严重降低网络的性能。基于802.11e提供的区分业务类型的信道接入优先级机制,提出了一种对尽力而为(best-effort)类型业务动态调整其优先级进行网络拥塞控制的协议。该算法的主要思想是对发生网络拥塞的节点提升其业务流传输的优先级使其获得更多的传输机会以缓解拥塞状况,并对严重的网络拥塞状况采取反向施压的策略降低上游节点业务流的转发速率。仿真结果表明,该算法有效地提高了网络重负载情况下的吞吐量。

IEEE 802.11 MAC层中一种减小冲突的方法

为了提高IEEE 802.11 DCF的性能,提出了一种应用于IEEE 802.11 DCF中减小冲突的方法.将2个时隙组合起来构成一个超时隙,站点的倒计数器以超时隙为单位减小,当一个站点在一个超时隙中发包时,它以概率q选择第一个时隙发包,以概率(1-q)选择第二个时隙发包.当多个站点同时在一个超时隙中发包时,仍然存在发包成功的可能,减小了冲突,提高了发包成功的概率.该方法可大大提高网络吞吐量和降低丢包率,并能减小网络中站点数目变化对吞吐量的影响,这种方法简单易行、效率高,较大幅度地提高了DCF的性能.

基于802.11a/b MAC的WLAN用户定位技术研究

本文研究了包括IEEE 802.11a/b结构特征在内的IEEE 802.11无线局域网(WLAN)的特性,提出了基于IEEE 802.11a/b MAC的WLAN用户室内室外定位技术方案。

IEEE 802.11网络分析模型

IEEE 802.11在MAC层采用DCF作为主要的信道接入方式。本文分析了现有的几种802.11网络分析模型,其中B ianch i模型很好的描述了饱和状态下802.11 DCF的性能;X iao模型针对802.11e进行了多优先级的扩展,实现了EDCF的性能分析。最后介绍了一种新的分析模型,新模型同时考虑了业务优先级和内部调度算法,够较准确地描述网络性能。

基于站的IEEE 802.11b/g无线局域网快速切换方案(英文)

由于实时应用对传输时延和抖动相对敏感,为减小WLAN切换过程对实时应用的影响,研究了WLAN切换过程的3个方面:触发切换,AP选择和快速切换算法.充分考虑到方案的可部署性和可扩展性,提出了一个以终端站为中心的快速切换方案.设计实现了基于动态阈值的切换触发机制、基于探寻时延的AP选择机制和信道区分选择结合动态缓存的快速切换算法.该方案完全在站上实现,不需要AP的配合或者对协议进行修改,因而具有良好的鲁棒性和可部署性.通过在实际的hotspot WLAN环境下测试和分析,该快速切换方案有效地减小了切换时延,同时使用户获得的实时应用网络性能有所增强.

无线局域网（WLAN）的新标准──802．11

本文对无线局域网的标准──８０２．１１做了一个总体的介绍，包括其传输媒体、网络拓扑结构、媒体访问控制等。ＩＥＥＥ８０２．１１是无线局域网的一个新标准，需要经过实践检验并在实践中逐步改进和完善。

802.11无线局域网中的智能AP切换策略

在802.11协议内,站点有权选择将要连接的接入点,因此接入点选择机制的实现就成为了负载平衡的一个关键因素。新提出的AP切换策略可应用到新的兼容802.11e的无线网络。由于无需对原有的802.11和802.11e作修改,无论从实现成本和兼容性两个方面来看,都是很实用的方案。仿真实验表明该策略既能充分利用无线通信资源,又可以实现无线局域网内的负载平衡。

IEEE 802.11aj短距离无线接入毫米波通信技术研究及实现

本文先比较分析了毫米波IEEE 802.11aj标准中正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)两种系统模式的实现流程框图差异以及性能的优劣,然后提出一种IEEE 802.11aj单载波(SC)超高速WLAN(Wireless Local Area Network)原型机设计方案,并基于NI-PXIe毫米波平台和Lab VIEW语言进行开发实现。系统实现了IEEE 802.11aj物理层基带的加(解)扰码、信道编(解)码、星座点映射与解映射、FFT(Fast Fourier Transform)与IFFT、同步、信道估计与均衡、相位补偿等模块。文中重点介绍了同步和均衡模块,其中均衡模块采用分数间隔频域均衡的方法,有效提升系统性能。基带处理均采用WDP(Wide Data Path)数据结构进行并行处理,有效的降低基带处理中FPGA的时钟速率要求。本系统支持多种调制方式,测试结果表明,接收端均衡之后数据星座点聚集度良好,系统误码率低、实时传输速率高,支持高清视频稳定实时传输,具有很强的可行性和应用性。