IEEE 802.11无线局域网的TCP性能分析和改进

在分析IEEE 802.11无线局域网媒体接入控制（MAC）协议和传输控制协议（TCP）性能的基础上,提出了改进的MAC协议：BDCF.IEEE 802.11分布式协调功能（DCF）只支持前向数据传输,即数据帧只能由发送方传送到接收方.BDCF利用IEEE 802.11点协调功能（PCF）提供的数据帧格式,可以实现信息的双向传输,即收发双方相互交换数据帧.因此BDCF更适合传输面向连接的TCP业务.BDCF与IEEE 802.11完全兼容.仿真结果表明：BDCF可以提高网络吞吐量和降低数据帧的时延,理论分析结果基本准确.     

无线局域网中PCF机制的实时性能研究与改进

针对MAC层公平性问题,本文对原有DCF机制进行了改进,根据节点所处的信道状态和其转发数据比例,动态调整竞争窗口大小,进行自适应二进制指数退避。就点协调功能(PCF)状态下点协调器(PC)对各个联入PC的站点分配媒体访问权的轮询机制进行分析并加以改进,提出一种令牌缓冲器的方法,仿真结果表明,改进PCF和DCF机制与IEEE802.11协议采用的退避算法相比,在信道公平性方面有较好的改善,并且具有较高的实时性。     

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.     

无线网络中实时业务的信道预留

随着无线数据服务的流行和多媒体应用需求的增长,需要无线网络能够为不同种类的业务提供有区别的服务质量(QoS),因此如何在无线网络中提供有区分和有保证的服务质量,成为一个非常重要的问题。论文提出了一种在IEEE802.11无线网络中为实时业务提供服务质量保证的有效方法,即通过修改介质访问控制(MAC)层的分布式协调功能(DCF),为实时数据预留信道。当一个节点竞争到信道后,可以连续向同一个目标节点发送多个实时数据帧,称作传送突发(TB,TransmissionBurst),即在一个TB中第一个数据帧将为实时业务预留信道,直到这个TB结束,这样实时业务将比其他业务占有更多的信道资源。仿真结果表明,该方法能够明显改进实时业务的吞吐率和延迟性能,提高无线网络的信道利用率,而且,对DCF的修改没有增加任何控制开销。     

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     

改进的非理想信道IEEE802.11DCF性能分析模型

为了提高分析的精确性,考虑发送成功的站点可能连续发送和重传次数限制的影响,给出了分析非理想信道下IEEE 802.11 DCF性能的改进二维马尔可夫链模型,用该模型对IEEE 802.11 DCF访问机制进行分析,求出饱和吞吐量和平均帧时延表达式。并通过仿真加以验证。     

一种基于IEEE802.11的无线自组网MAC协议

基于IEEE802.11DCF提出了一种应用于无线自组网的媒质接入控制协议，该协议包括网络适应性退避算法和拥塞反馈两个关键机制。协议的主要思想是根据节点周围实际竞争状况和网络拥塞情况进行包调度。仿真结果表明，提出的机制有效地降低了平均端到端时延和数据丢包率,提高了信道接入公平性。     

车载自组织网络中基于时分复用的异步多信道MAC协议

为解决车载自组织网络负载较重时控制信道拥塞和信道利用率低的问题,提出一种时分复用机制的异步车载自组织网多信道MAC(Media Access Control)协议-ATMP (Asynchronous TDMA-based multi-channel MAC Protocol).ATMP协议采用时分复用的异步接入机制实现节点分时段接入控制信道,减少并发接入控制信道的节点数目,降低碰撞概率;进一步,为了解决多信道协调信息丢失问题,ATMP协议使用节点协作机制来获取节点遗漏的信道协调信息,有效降低因协调信息缺失造成的数据信道服务信息碰撞概率.仿真结果表明,ATMP协议在碰撞概率、安全消息时延及控制信道吞吐量指标上优于IEEE 1609.4标准、AMCP协议和AMCMAC协议.     

基于IEEE802.11 DCF的QoS机制综述

分布式协调功能（DCF）采用有冲突避免的载波侦听多路访问（CSMA/CA,Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式访问共享无线媒体,是IEEE802.11媒体访问控制协议的基础。然而,在活动节点数目较大的环境下,这种机制容易造成性能恶化,且难以提供实时业务的服务质量（QoS）保证。概述了IEEE802.11的DCF机制及其性能分析方法,重点剖析了当前基于DCF的各种QoS机制,讨论了它们各自的优缺点,最后得出了优化DCF的一些有益的结论。     

一种多信道混合方式的无线传感器网络MAC协议

为了提高无线传感器网络的吞吐量,降低时延,本文设计了一种多信道MAC协议——MCHMAC。它采用调度和竞争访问机制相结的混合方式来传输信息,通过动态调整节点的活跃与睡眠状态的时长来节省能量。MCHMAC使用信道状态估计算法对信道进行评估,利用信道调度表来为节点调度状态最优的信道。仿真实验结果证明,本协议提高了吞吐量,降低了网络时延。     

支持VoWLAN的PCF轮询调度算法研究

就802.11 WLAN中MAC层点协调功能（PCF）状态下点协调器（PC）对各个站点分配媒体访问权的轮询机制进行分析并加以改进,通过引入不同优先级的业务区分机制,提出一种新的轮询调度算法,从而提高站点数据接入服务的性能,以满足VoIP over WLAN应用的QoS需求。     

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).     

IEEE 802.11的DCF机制媒介接入延时分析与仿真*

在改进的马尔可夫模型的基础上引入Z变换,分析了802.11的DCF机制 MAC延时性能,研究了从非饱和到饱和信道状态的延时性能。通过MATLAB数值分析和OPENT 10.0网络仿真,基于马尔可夫模型的MAC延时分析能够与网络仿真的MAC延时很好地吻合,验证了分析模型在预测媒介接入延时方面的有效性,为无线分布式系统的进一步设计提供理论依据和数据参考。     

一种移动自组网中简单高效的广播算法

全网范围的广播在移动自组网中有着相当广泛的应用.基于计数器的广播算法非常适合于高速移动的网络环境.在基于计数器的广播算法的基础上提出了一种简单高效的广播算法--CBB+.理论分析和大量仿真结果表明,CBB+算法相对于原基于计数器的广播算法而言,广播的达到率有着较大的提高,并且能够减少再广播分组的发送数量,降低了广播时延.     

具有最低竞争吞吐率保证的准入控制算法

研究了IEEE 802.11 PCF(point coordination function)机制下集成实时业务和非实时业务的性能,提出了一种新的实时业务准入控制算法.该算法根据网络中的非实时业务负载情况动态计算准入阈值,并对准入的实时业务结点按服务指标进行轮询,从而在对实时业务提供参数化QoS(quality of service)的同时,使非实时业务吞吐率保持在可接受的水平上.仿真实验验证了算法的有效性.     

一种基于802.11e动态自适应调整竞争窗口的算法*

为了进一步改善高负载状况下服务质量的性能,在原有的IEEE 802.11e 增强型分布式协调功能的基础上,本文提出了一种基于竞争窗口动态自适应调整的算法。该算法首先采用时隙利用率因子估计网络当前负载状况,然后在不同优先级下根据时隙利用率动态调整竞争窗口,降低了信道接入的竞争,提高了网络的性能。仿真实验表明,该算法在保证实时业务要求的同时,能够有效降低时延,显著提高无线局域网的吞吐量。     

一种自适应无线局域网协议

研究了无线局域网IEEE802.11协议的DCF(distributed coordination function)接入方式,在建模基础上进行算法改进,提出了一种新的节点自适应链路碰撞的退避算法NSAD(new self-adaptive DCF algorithm).大量的仿真实验表明,所提出的算法在吞吐量、公平性、丢包等方面较原DCF协议都有显著提高.     

Throughput analysis of IEEE 802.11 multirate WLANs with collision aware rate adaptation algorithm

This paper presents a mathematical model that analyzes the throughput of the IEEE 802.11b distributed coordination function (DCF) with the collision aware rate adaptation (CARA) algorithm. IEEE 802.11 WLANs provide multiple transmission rates to improve system throughput by adapting the transmission rate to the current channel conditions. The system throughput is determined by some stations using low transmission rates due to bad channel conditions. CARA algorithm does not disturb the existing IEEE 802.11b formats and it can be easily incorporated into the commercial wireless local area networks (WLAN) devices. Finally, we verify our findings with simulation.     

Modelling and performance evaluation of the IEEE 802.11 DCF for real-time control

Popular wireless networks, such as IEEE 802.11/15/16, are not designed for real-time applications. Thus, supporting real-time quality of service (QoS) in wireless real-time control is challenging. This paper adopts the widely used IEEE 802.11, with the focus on its distributed coordination function (DCF), for soft-real-time control systems. The concept of the critical real-time traffic condition is introduced to characterize the marginal satisfaction of real-time requirements. Then, mathematical models are developed to describe the dynamics of DCF based real-time control networks with periodic traffic, a unique feature of control systems. Performance indices such as throughput and packet delay are evaluated using the developed models, particularly under the critical real-time traffic condition. Finally, the proposed modelling is applied to traffic rate control for cross-layer networked control system design.