支持多速率自适应的IEEE 802.11网络性能分析

针对基于自动速率回退(ARF)算法的多速率IEEE 802.11网络,给出了ARF算法分析的一种离散时间Markov链模型.模型的建立,考虑了节点在发送过程中,通过Basic与RTS/CTS模式的选择,对是否因为信道传输误码导致的失败进行的区分.利用算法模型,分析了节点在以随机概率选择不同发送模式的方式下,其采用各个传输速率的稳态概率分布,并在此基础上结合协议退避机制的研究,给出了多速率网络系统吞吐量性能的计算方法.通过大量的仿真实验,验证了模型分析方法具有很好的准确性,并讨论了算法以及MAC协议参数设置对网络性能的影响.     

无线IEEE 802.11网络多信道MAC性能建模与分析

IEEE 802.11动态频谱接入网络是当前协议和模型在无线网络研究中一直受到广泛的关注.虽然它的物理层支持多信道,但其MAC层对多信道的支持仍面临挑战.目前的多信道MAC研究大多基于仿真实验,缺乏性能分析模型.本文设计了一种简单通用的信道切换机制,将IEEE802.11MAC扩展成为一种多信道MAC.本文提出了三维马尔可夫链分析模型描述多信道MAC性能,刻画单信道内重传次数和多信道间切换对性能的影响,支持基本和RTS/CTS两种接入方式.仿真结果表明,该多信道MAC模型能够很好地预测系统的饱和吞吐量,系统性能随着重传次数的增加能得到提高,而切换信道数量的增加并不能总是带来性能的提高.     

缓解拥塞的IEEE802.11速率选择算法

IEEE802.11的速率选择算法OAR能有效利用信道条件,但不适合拥塞的网络环境。该文改进OAR算法,通过调整拥塞节点的初始竞争窗口值来增加其获得信道的概率,使其在拥塞时能尽快将分组转发出去,从而缓解了拥塞。仿真结果表明,改进后的OAR在网络负荷大时能有效地提高分组投递率。     

多信道IEEE 802.11无线Mesh网络中路由度量算法研究

分析了常用路由度量算法在应用于WMN中存在的不足,并着重介绍了两类针对多信道WMN的路由度量算法,提出了能够综合考虑路由带宽和时延的加权期望剩余传输率(WERTR)算法,讨论了其作为路由选择判据上的优势,最后使用NS-2对网络性能进行了仿真.     

无线网络中自私速率调整行为研究

研究在满足吞吐量要求的前提下链路自私的速率调整行为对网络性能的影响。证明最优传输策略的存在性,提出一个重复的动态博弈,发现链路调度顺序会影响吞吐量要求的可行性及总功率消耗。引入定价函数,促使链路公平有效地分享信道。模拟实验结果表明,采用定价函数不仅导致更多的可行解,而且降低了能耗。     

IEEE 802.11用于ad hoc网络的性能问题及改进方法

本文介绍了基本的802.11DCF协议的操作原理。在Ad Hoc中,分析了IEEE802.11在特定网络场景下存在的不同性能问题,及其对高层协议的性能影响。依据仿真记录文件,我们分析了仿真结果并且揭露了这些问题存在的根本原因。最后总结了主要的改进方法。     

多速率Ad hoc网络MAC层公平性的分析与改进

在多速率Ad hoc网络中,利用自适应速率调整算法,网络节点可以根据信道质量选择不同的传输速率,从而提高网络的总体通信能力。对多速率Ad hoc网络MAC层公平性进行了仿真和分析,实验结果表明基于IEEE 802.11的多速率Ad hoc网络中存在严重的公平性问题。通过对吞吐率公平和时间公平的讨论,指出在多速率Ad hoc网络中进行MAC层公平性研究,时间公平性标准是较优的选择。另外提出一种针对多速率Ad hoc网络的改进公平回退（EFB）算法,仿真实验的结果表明该算法能够明显提高多速率Ad hoc网络的MAC层公平性。     

对IEEE 802.11 MAC层协议公平性改进的研究

Ad Hoc网络中基于IEEE 802.11的MAC层协议采用CSMA/CA机制,通过侦听只能获取一跳范围内节点的信息,存在隐终端问题,影响了网络流调度的公平性.文中对IEEE 802.11提出了一种修改方案,该方案通过邻居结点间的信息交换,使网络中每个节点具有其二跳范围内所有结点的信息,以发现网络中的隐终端,提高网络流调度的公平性.对比仿真实验结果表明,修改后的IEEE 802.11与原协议的网络吞吐量基本相当,但具有更好的公平性.     

一种多速率移动自组网中的拓扑控制算法

提出了一种移动自组网中的拓扑控制算法MATC(multi-rate aware topology control),该算法充分考虑了无线环境中固有的多速率特性,在保证原有网络连接性的前提下删除部分低速链路,为上层的路由协议构造一个良好的拓扑,确保按需路由协议能够在一跳范围内发现最优路由.大量仿真结果表明,MATC对网络性能有较大的提高.     

基于IEEE 802.11ah的井下安全监测传感网性能分析

针对煤矿井下特殊通信环境对安全监测无线传感网的需求及现有安全监测无线传感网存在接入设备数量和传输距离受限等不足,提出了将IEEE 802.11ah应用于煤矿安全监测无线传感网,并利用NS-3仿真平台对其传输距离、吞吐量、时延、能耗等性能进行了分析。分析结果表明,IEEE 802.11ah的传输距离远大于传统WiFi通信技术,其传输距离为600m时丢包率仍为0;当节点数较少、网络未饱和时,节点竞争信道冲突和碰撞情况并不严重,IEEE 802.11ah在吞吐量、时延、能耗等方面的性能优势并不明显,但在接入节点数众多时,IEEE 802.11ah能很好保证网络的吞吐量、时延、能耗等性能,网络饱和后随着接入节点数的增加,相比传统WiFi通信技术网络性能的持续大幅下降,其网络性能下降幅度更小且渐趋稳定;IEEE 802.11ah网络上行链路数据传输性能与受限访问窗口参数选取有关,准确选取受限访问窗口参数可以更好地发挥基于IEEE 802.11ah的煤矿安全监测无线传感网的性能优势。     

Design and performance evaluation of throughput-aware rate adaptation protocols for IEEE 802.11 wireless networks

Experimental studies have shown that traditional rate adaptation schemes for 802.11 wireless networks suffer from significant throughput degradation in highly congested networks. To address this problem, this paper makes the following two main contributions. First, we design a method to accurately estimate the per-packet transmission times, and we use these measurements to provide a broad classification of the network state and to identify network congestion. Second, we design a new Throughput-Aware Rate Adaptation (TARA) scheme, which uses the congestion estimates to mitigate the negative impact of link-layer collisions on the operations of rate adaptation, without requiring changes in the 802.11 MAC specification. Another key feature of our solution is to minimize probing overheads and limit unnecessary rate decreases by predicting the throughput gain that could be brought about by a change in the transmission rate. Through experiments conducted across a variety of network scenarios and traffic patterns, we show that TARA achieves significantly higher throughput than the other rate adaptation algorithms implemented in the legacy Madwifi driver.     

A cross layer rate adaptation solution for IEEE 802.11 networks

Optimizing the performance of wireless networks for emerging network applications is a highly challenging issue. Cross layer solutions offer promising possibilities of joint optimization across the protocol suite. This paper proposes a cross layer framework for rate adaptation in 802.11× networks. Previous approaches for rate adaptation mainly focused on the factors related to the wireless medium. However, the applications’ demands and timing constraints of the underlying protocols were not considered. The solution proposed in this paper tackles these shortcomings with a novel approach by performing rate adaptation according to the changing channel conditions, application preferences and timing constraints of the underlying protocols. The proposed rate adaptation is based on a loss differentiation mechanism which identifies the real cause of channel variations and takes an appropriate action thereafter. The design provides flexibility of tuning various parameters according to application type and offers minimal complexity. The simulation results assert considerable improvements over the previous solutions in terms of the algorithm response to application requirements and dynamic adjustment with variation in underlying protocol performance.     

A fuzzy approach to active usage parameter control in IEEE 802.11b wireless networks

Abstract: Usage parameter control (UPC) provides support for quality of service across heterogeneous networks. For the network operator UPC assists in limiting network usage through traffic shaping, to prevent unacceptable delay. Traditional methods to apply UPC involve the generic cell rate algorithm or ‘leaky bucket’ algorithm, now commonly implemented in asynchronous transmission mode networks. This paper proposes a novel form of UPC for 802.11b wireless networks. The method proposed measures the rate of individual network flows to actively manage link utilization using a fuzzy logic controller (FLC). The FLC monitors the flow rate and adjusts the sending transmissions to stabilize flows as close to the optimum desired rate as possible. Imposing UPC and using the FLC within a packet switched TCP network enforces cooperation between competing streams of traffic. After carrying out experiments within a wireless network, the results obtained significantly improve upon a ‘best effort’ service.     

多速率无线Mesh网络环境下功率控制与调度机制——PSMR

传输功率控制（TPC）技术是提高无线网络性能的关键技术之一。针对无线Mesh网络（WMN）的特点,提出了一种在多速率WMN环境下功率控制与调度机制（PSMR）,该机制以系统的吞吐率和公平性为目标,利用冲突图思想对网络进行分析,建立了多目标规划的数学模型,并采用微分进化算法对其进行求解。模拟测试表明,PSMR能有效提高系统吞吐率,改善系统的公平性。     

IEEE 802.11n中速率、模式及信道的联合自适应算法

针对IEEE 802.11n无线网络中的速率、MIMO模式与信道宽度的联合自适应问题,提出了一种基于非静态Multi-Armed Bandit学习方法的联合自适应算法,并设计了一种新颖的报酬函数.为解决该算法收敛时间较慢的问题,基于分类回归树设计了MCS、MIMO模式以及信道宽度预测算法,其能够有效利用无线网卡驱动程序采集的相关统计数据预测不同MCS、MIMO模式以及信道宽度组合的报酬函数,大幅度缩小联合自适应算法的搜索空间.该算法具有易实现、近似最优及计算复杂度低的特点.真实实验结果表明:在无干扰和不同干扰环境下,联合自适应算法都能够有效地提高UDP吞吐量.     

一种基于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。     

无线Ad hoc网络中面向能量有效的拓扑控制研究

提高网络的能量有效性是Ad hoc网络设计的重要目标之一,拓扑控制是从网络级层面提高Ad hoc网络能量有效性的一种重要手段。对面向能量有效的两种基本拓扑控制机制进行了介绍,重点分析、总结了基于发射功率控制的能量有效拓扑控制的现有研究情况,最后指出了该领域的一些研究方向。     

IEEE 802.11支持QoS区分服务的性能优化

基于IEEE 802。11 p-persistent协议模型的研究,对一种近似优化条件在多优先级业务网络条件下的适用性进行了证明。应用该近似优化条件,提出了一种适用于IEEE 802。11 QoS区分服务支持的自适应优化算法QATC (QoS-supporting adaptive transmission control)。算法利用信道侦听信息实时优化调整各优先级业务的发送概率,更新相应的协议参数,实现信道利用率的提高和系统性能的增强。QATC算法不需要估计各优先级业务的节点数量,并且拥有