無線局域與城域網(wǎng)媒體接入控制協(xié)議分析與設計.pdf

1、媒體接入控制負責協(xié)調多用戶隨機接入共享的無線信道，它在提高無線信道的利用率和網(wǎng)絡容量、改善用戶間的公平性以及滿足不同業(yè)務的服務質量需求等方面具有至關重要的作用，成為無線移動通信網(wǎng)絡中的關鍵技術之一。本論文重點研究了無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線城域網(wǎng)(WMAN)媒體接入控制協(xié)議的建模、性能分析以及優(yōu)化方法。
　　 首先，利用Markov模型分析了802．11無線局域網(wǎng)分布式協(xié)調功能(DCF)的工作機制。在此基礎上，提出了具有時延限

2、制的DCF丟包率分析模型，研究了時延限制、競爭窗尺寸等因素對丟包率的影響，并通過仿真驗證了分析模型的可靠性。研究了加性高斯白噪聲信道和瑞利衰落信道下DCF的丟包率，考察了不同信噪比下系統(tǒng)節(jié)點數(shù)目、調制方式、分組長度以及最小競爭窗與系統(tǒng)丟包率間的關系。推導出差錯信道下使吞吐量最大化的最優(yōu)分組長度閉式解并證明了最優(yōu)解的唯一性。
　　 針對現(xiàn)有IEEE802．11媒體接入?yún)f(xié)議無法識別數(shù)據(jù)包傳輸失敗原因的問題，提出了一種能夠區(qū)分碰撞沖突

3、與信道差錯的方案。該方案利用在控制信道上發(fā)送的音調信號并結合確認幀信息，使源節(jié)點能夠判斷出數(shù)據(jù)包傳輸失敗是由碰撞沖突或是由信道差錯引起的。在這一方案的基礎上，提出了改進的回退算法，減少了不必要的等待時間，提高了信道利用率和DCF的吞吐量。為進一步改善系統(tǒng)性能，提出了數(shù)據(jù)包長度自適應方案和傳輸速率自適應方案。仿真結果表明，改進的回退算法和兩種自適應方案均使系統(tǒng)吞吐量有所提高。
　　 接著，研究了IEEE802．11e增強型分布式信

4、道接入(EDCA)的服務區(qū)分機制，提出了一種新的針對優(yōu)先級業(yè)務的平均接入時延分析模型，更加準確地評估了差錯信道下EDCA的接入時延性能。研究結果表明：通過為不同類型業(yè)務配置相應的接入?yún)?shù)，實現(xiàn)了服務的優(yōu)先級區(qū)分，改善了高優(yōu)先級業(yè)務的接入時延性能。
　　 將定向天線技術與多信道接入機制引入802．11媒體接入?yún)f(xié)議，提出了在節(jié)點位置信息未知條件下采用定向天線的多信道接入方案。該方案無需事先獲取節(jié)點位置信息，因而降低了設備成本，提高了

5、方案的可行性。與現(xiàn)有的單信道接入?yún)f(xié)議相比，所提出的方案能夠使更多的節(jié)點對同時進行數(shù)據(jù)傳輸，從空域和頻域兩個角度提高了資源利用率，極大地提高了系統(tǒng)吞吐量，并減少了因重傳導致的丟包。
　　 最后，研究了IEEE802．16媒體接入?yún)f(xié)議中基于競爭的帶寬請求接入機制，提出了具有重傳次數(shù)限制的帶寬競爭接入Markov模型，分析了全球微波互聯(lián)接入(WiMAX)的系統(tǒng)容量以及丟包率等，考察了幀結構及其它各種接入?yún)?shù)對系統(tǒng)性能的影響。以語音和非