应用博弈论改进csma%2fca协议研究论文

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者虢栖玖晔签字日期>形年4月1。Et导师签名：』＼衙签字日期：砩铆月／胡中图分类号：TN925．93UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文应用博弈论改进CSMA／C

2、A协议的研究TheResearchonImprovedCSMA／CAProtocolApplyingGameTheory作者姓名：杨云晴导师姓名：荆涛学号：10120228职称：教授学位类别：工学硕士学位级别：硕士学科专业：信息网络与安全研究方向：无线通信北京交通大学2013年3月致谢两年半的研究生生活转瞬即逝，在这即将毕业的时刻，我想向在这两年半的时间里所有帮助和关心我的人表示由衷的感谢。首先感谢我的导师荆涛教授，感谢对我这两年半时间的培养，不仅让我学到了学术知识，也让我学会了怎么做人。感谢研究生期间一直教导我的霍炎老师，

3、在平时的实验室生活中总对我的关怀更是让我感激万分，让我觉得在实验室有如家一样的温暖。在他的带领下，我在试验室不仅有安静的学习环境，还有丰富的课余活动，其乐无穷。感谢美国乔治．华盛顿大学的成秀珍教授，她广博的学术知识和严谨的治学态度让我受益匪浅，我感到非常荣幸能在研究生期间阶段遇到这么好的一位老师。另外感谢实验室共同工作过得所有同学，他们是邢小双，周伟，赵晨宇，陈秀英，姜皓，张腾云，冯莉等。正是由于你们的支持和帮助，我才能克服一个个困难，顺利完成本文。最后我要向所有关心我的家人和朋友表示感谢，感谢你们在我研究生阶段对我的理解和

4、默默支持。中文摘要摘要：随着人们对无线通信网络的性能要求越来越高且需求越来越丰富，无线网络技术也在不断的发展和创新。无线局域网采用空中的无线媒质对一定区域内的无线设备进行组网，它可以为人们提供便利、节约、易操作的网络通信。IEEE802．1lMAC协议采用CSMA／CA协议作为无线信道接入的控制协议。这个协议控制网络中各站点以有效、有序、公平的方式共享媒质，其性能好坏直接影响着信道利用率和上层协议的性能。当网络中设备采用多种传输速率进行数据传输时，传统的CSMA／CA协议会导致网络设备在网络资源分配上极大的不公平，从而导致网

5、络整体的吞吐量严重下降。本篇论文研究的内容为改进多速率网络环境下的CSMA／CA协议，在保证网络各站点间公平分配资源的同时最大化网络整体吞吐量。本论文的主要贡献如下：第一，据作者目前所知，本篇论文是首个在多速率网络环境中使用博弈论的方法改进CSMA／CA协议的研究。前人对于应用博弈论改进CSMA／CA协议的研究，为研究方便，目标网络大都设定为单速率网络环境。本篇论文在前人成果的基础上增加了目标网络的复杂性和现实性，即网络中设备可采用不同的传输速率进行数据传输，这具有深远的现实意义；第二，相较前人采用的竞争博弈方法，本篇论文采

6、用合作博弈方法，合作博弈可以通过参与者之间约束条件的设定，能够维护网络的整体秩序。为了保证网络的公平性，我们创造性的将时间公平准则作为合作博弈的约束条件引入到博弈效用函数的设计中，通过效用函数的设计使吞吐量最大化。我们将上面所述通过博弈论改进的CSMA／CA协议称作G．CSMA协议。从仿真结果中可以看到，我们的G．CSMA协议在公平性上相较传统CSMA／CA协议和另一个改进版本协议具有绝对的优势，在吞吐量和碰撞率上也有非常好的效果；第三，本篇论文首次提出了CSMA／CA协议的普适性研究。网络的结构是随时随地变化着的，因为无线

7、网络中的站点是可移动的且速率是自适应调节的。本篇论文在前面的G．CSMA协议基础上，引入了网络速率分配情况和网络规模因素，设计了一个新的具有普适性的协议，即U．GCSMA协议，我们设计的U．GCSMA协议在任何结构的网络中都会得到很好的效果。通过分析IEEE802．11标准多个版本网络环境下的仿真结果，我们的U．GCSMA算法在不同网络环境中的吞吐量、公平性和碰撞率相较另两个算法都有绝对优势。关键词：无线局域网；IEEE802．11；MAC协议；CSMA／CA；博弈论；多速率。分类号：TN925．93北京交通大学硕士论文——

8、————————————————————————————————————————————————————一。ABSTRACTABSTRACT：Aspeople’Sdemandsfortheperformancerequirementsofthewirelessnetworkcommunic