复杂信道下IEEE802.11混合机制阈值分析

分析了差错信道下IEEE802.11b DCF在饱和状态下的吞吐率以及帧长度对吞吐率的影响.研究表明,在一定地误码率下基本访问机制和RTS/CTS两种机制,都存在一个最优帧长使得系统的吞吐率可以达到最大,而且最优值随节点数变化不大.     

基于全网冲突的自适应退避算法的研究

退避算法的设计对基于竞争的IEEE 802.11协议影响重大,而退避的前提取决于冲突的发生和正确判断。本文在DCF协议的基础上提出了一种基于全网冲突的自适应调整竞争窗口的新型退避算法(CWN-BEB),CWN-BEB算法通过统计全网冲突次数(即整个网络所有节点发生冲突的总次数),使全网冲突对节点透明,并引入一个新的变量全网冲突概率来自适应改变竞争窗口大小。此算法未引入额外开销,可以很好地与802.11 DCF协议兼容,实现复杂度低。仿真结果表明,在低负载情况下,CWN-BEB算法可以较好地向DCF协议收敛;在高负载情况下,CWN-BEB的时延和吞吐量等性能明显优于802.11 DCF协议。     

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.     

最优常数竞争窗口对WLAN的性能优化研究*

在IEEE 802.11网络中可通过监控信道获得系统中竞争节点数目,而IEEE 802.11DCF协议的设计并没有利用这一参数。因此,首先分析了在IEEE 802.11DCF中使用常数竞争窗口的可行性,提出了DCF/CCW这一改进协议,并对其进行系统吞吐量和接入时延分析。在此基础上,提出根据网络中竞争节点数目来选择最优常数竞争窗口的optimal-DCF/CCW协议。在optimal-DCF/CCW中,各终端首先利用S-DCF算法估算网络中竞争节点的数目,据此选择所应采用的最优常数竞争窗口Wopt的值。仿     

无线传感器SMAC协议竞争退避机制分析及优化

针对无线传感器网络能量受限和退避时采用固定竞争窗口的特点,提出了一种基于节点剩余能量和信道冲突次数的MAC协议（EC—SMAC）．该协议改进了SMAC的竞争退避机制,根据节点剩余能量和信道冲突次数来动态的调整竞争窗口,减少传输节点之间的冲突,从而使全网负载均衡,同时延长网络生命周期．仿真实验表明：在保证网络吞吐量和时延稳定的前提下,平均延长了7％的网络生命周期．     

基于TDMA的无冲突动态时隙分配算法

针对分簇Ad Hoc网络中固定时隙分配算法信道资源浪费和竞争时隙分配算法传输延迟不固定的问题,提出一种基于时分多址接入的无冲突动态时隙分配算法。该算法根据网络负载动态调整帧长,即当网络负载增大时,增加帧长,提高信道利用率;当网络负载减小时,减少帧长,降低信道申请时延。仿真结果表明,与NEBS算法和时隙ALOHA算法相比,该算法可根据网络负载动态调整资源分配,从而提高系统的吞吐量。     

一种饱和状态下EDCA机制新的性能分析模型

针对支持QoS的IEEE 802.11e协议的优先级区分信道接入特性,提出了一种新的性能分析模型方法。考虑在饱和状态下,该模型分析包含了EDCA主要三个方面:AIFS(arbitribution inter-frame space)区分机制,信道和帧拥塞机制以及不同的竞争窗口大小。在不同的传输负荷,节点数和网络结构条件下。模型分析的值与仿真值在各个优先级接入的传输吞吐量,信道接入延迟和数据丢失率等性能有很好的一致性。     

Ad Hoc网络802.11DCF性能分析

本文分析了理想信道下的RTS/CTS门限值,差错信道下的系统饱和吞吐量。研究表明在一定的BER下存在最优化帧长使得系统吞吐量最大,并且该最优化值与发送节点的数目无关。     

一种新的噪音信道接入控制机制

为提高IEEE802.11 DCF在噪音信道中的性能,在DCFf机制的基础上,通过改进网络规模调整参数q的算法,提出基于网络规模的信道接入机制SDCFf,建立其Markov链模型,模型中考虑了传输误码对协议的影响。应用数据成功发送概率和饱和吞吐量等指标衡量SDCFf的性能,根据网络规模和信道状态,以q值动态调整竞争窗口的加倍和重置,使无线局域网的性能达到最优。实验结果表明,当网络规模发生变化时,SDCFf的性能明显优于DCFf。     

基于OPNET的MAC协议的研究与仿真

文中主要分析了IEEE802.11的MAC协议中的分布式协调工作模式(Distribute Coordination Function,DCF).使用DCF方式进行访问控制时,二进制指数退避算法在竞争周期内冲突增加会使信道分配不合理,这样严重影响网络的通信吞吐量.针对影响网络吞吐量这个问题,文中首先结合了马尔科夫(Markov)的改进模型,根据节点的实时状态,设计了节点在初始竞争成功发送数据后和发生冲突时的退避算法,优化了DCF的退避机制,动态地调整了节点在不同状态时的信道获取能力,提高了节点发送数据的网络吞吐量.最后以OPNET为仿真平台证明其在吞吐量方面有所改善.     

RSAD: A Robust Distributed Contention-Based Adaptive Mechanism for IEEE 802.11 Wireless LANs

Previous researches have shown that Distributed Coordination Function (DCF) access mode of IEEE 802.11 has lower performance in heavy contention environment. Based on the in-depth analysis of IEEE 802.11 DCF, NSAD (New Self-adapt DCF-based protocol) has been proposed to improve system saturation throughput in heavy contention condition. The initial contention window tuning algorithm of NSAD is proved effective in error-free environment. However, problems concerning the exchanging of initial contention window occur in error-prone environment. Based on the analysis of NSAD's performance in error-prone environment, RSAD is proposed to further enhance the performance. Simulation in a more real shadowing error-prone environment is done to compare the performance of NSAD and RSAD and results have shown that RSAD can achieve further performance improvement as expected in the error-prone environment than NSAD (i.e., better goodput and fairness index).     

Accumulating error-free frame blocks to improve throughput for IEEE 802.11-based WLAN

Improving channel throughput is significant in wireless local networks (WLANs). There exists a drawback in the distributed coordination function (DCF) of medium access control (MAC) protocol in IEEE 802.11 standard. That is, it may lead the sending node of a frame to blindly enlarge its contention window when the receiving node discards the received frame due to bit error, which decreases channel throughput and increases frame latency. To overcome this drawback, a novel scheme called gathering error-free block (GEB) scheme is proposed, which divides the payload of a frame into blocks, with each having a checksum, and lets the receiving node collect error-free blocks to assemble the original frame. The metric of channel throughput under the GEB scheme is formulated, which is based to develop the optimization model that is able to find the optimal number of blocks maximizing the throughput. Simulation results show that the GEB scheme is able to improve channel throughput and reduce channel occupancy duration per frame transmission in the WLAN with links prone to bit error.     

无线网络中分布式协调功能的改进

文中提出了一种简单而有效的方法动态的估计无线网络中的活动节点数，并根据估计出的活动节点数调整MAC层的初始竞争窗口大小，从而降低冲突概率，提高吞吐率性能。而且，该方法没有增加任何控制开销。仿真结果表明，改进后的IEEE 802．11分布式协调功能机制的性能有明显改善。     

基于竞争窗口递减因子自适应调整退避算法

包括IEEE802.11、802.15.4标准在内的许多无线网络协议都采用二进制指数退避机制管理数据的重发。在动态分布式的网络环境中,二进制指数退避算法固定的竞争窗口递减方式难以适应动态变化的网络规模。针对这一问题,提出了一种改进的回退机制,该机制通过引入竞争窗口递减因子,自适应地调整无线节点的等待时间,以实现网络吞吐量的最大化。同时,在算法实现上提出一种启发式算法以跟踪网络中竞争节点数量的改变。在IEEE 802.11DCF协议中以相同的物理层参数进行仿真,结果表明改进算法提高了网络吞吐量,降低了分组平均接入时延。     

无线自组网络中TCP流公平性的分析与改进

研究了TCP(transmission control protocol)流在多跳无线自组网络中的公平性问题,发现IEEE802.11DCF协议在此环境下会导致严重的不公平性,即部分节点垄断了网络带宽而其他节点被饿死.首先,通过仿真分析了产生TCP流不公平性的原因,指出其根源在于MAC(media access and control)协议的不公平性,同时,TCP的超时机制加剧了不公平性的产生;然后,利用概率模型定量分析了TCP不公平性与MAC协议参数之间的关系,发现TCP流的公平性与TCP报文长度直接相关,并且增加MAC协议初始竞争窗口的大小能够有效提高公平性.据此,提出了一种根据TCP报文长度动态调节初始回退窗口大小的自适应回退MAC协议改进算法.理论分析和仿真表明,该算法在很大程度上可以有效缓解不公平性问题的产生,并且不会引起网络吞吐量的严重降低.     

Ad Hoc网络中基于DCF的MAC协议能量效率分析

素的前提下,提出了一种对分布式协调功能DCF的基本访问控制、RTS/CTS访问控制机制以及混合访问控制机制的能量效率进行分析的有效方法,并研究了网络中终端数量、平均数据包长度、最大后退次数以及初始竞争窗口大小对能量效率的影响。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

DCF及其自适应竞争窗口改进算法的仿真研究

基于Ad Hoc网络IEEE 802.11协议原理,对Ad Hoe网络标准DCF算法进行了改进,提出了一种自动调整最小竞争窗口的退避算法(adaptive minimum contention window binary exponential backoff algorithm,AWBEB算法),建立了AWBEB算法的二维Markov链模型,依据 DCF 和 AWBEB 算法模型思想设计了一个多参数选择仿真程序,并应用编程仿真方法对 DCF 和AWBEB 算法的网络吞吐量和系统延时等性能进行了仿真研究.研究结果表明,论文设计的仿真程序可普遍适用 DCF 和AWBEB算法,编程仿真结果正确;与标准DCF算法相比,AWBEB算法具有更好的吞吐量、时延性能.