基于多跳性的无线自组网edcf协议改进及仿真

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1、万方数据第12卷≯t期南阳师范学院学报V01．12No．32013年3月JournalofNanyangNorm。alUniversityMjr．2越3—————————————————————————————————————————————————————————一——基于多跳性的无线自组网EDCF协议改进及仿真蒋华龙1，龙华2(1·南阳师范学院物理与电子工程学院，河南南阳473061；2．昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650051)摘要：传统的MAC层EDCF协议在无线自纽网有广泛应用，但EDCF的B

2、EB退避算法未考虑自组网多跳性的特点。对所有的数据用同样方法分配退避窗口，结果导致剩余跳数多的数据时延大幅增加．对BEB算法进行了改进。对剩余跳数多的数据分配较小能退避窗口，增强信遂接入竞争力，并用OPNET对算法进行了仿真．仿真表明，改进后的MAC接入机制能有效降低端到端时延．关键词：媒体接入控制；自组网；时延；退避算法；多跳性中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1671—6132(2013)03—0041—060引言无线自组网(AdHoc)是～种没有基础设施的分布式多跳性自治网络系统，因其方便、灵活的组

3、网方式以及良好的健壮性和抗毁性，无论在军事领域和商用领域都具有极大的应用前景．它是固定基站移动通信网络、移动Internet的强有力补充和扩展，可广泛应用在没有现有网络基础设施支持的环境中，或固定网络不能满足移动性、机动性等要求的情况下，提供动态的、可以快速部署的无线网络服务．虽然移动AdHoc网络有着良好的应用前景，但它的实际应用还面临许多困难．特别是在单信道条件下，传输数据、语音、图像、视频等多媒体综合业务对网络提出了更高、更广泛的服务质量QoS(QualityofService)要求．需要有合理的介质访问控制(

4、MAC)协议，实现各节点对信道的公平访问，并且对有限的信道资源进行充分利用．如何在自组网中为多媒体业务提供QoS保证，仍然是研究的热点问题¨1．多媒体和实时业务QoS的一个重要指标是时延(delay)，在传统的单跳无线网络中，所有的网络节点都处于其他节点的通信范围内，因此排队时延(queueingdelay)并不是很大．但在多跳网络中，源节点和目的节点可能要经过多个中间节点的转发，由此会产生多次的排队，端到端时延会大大增加，尤其是在信道的竞争比较激烈的情况下，对语音、视频的QoS影响很大．因此，需要根据AdHoc网络

5、多跳性特点研究相应的QoS协议．媒体接入控制(MAC)协议处于网络协议栈的最底层，直接关系到无线信道的利用率租整个网络的性能．许多研究者通过改变帧间距(Inter．FrameSpacing，IFS)和竞争窗口(ContentionWindow，CW)来实现在MAC层提供QoS保证．文献[2]提出了一种竞争窗口的慢递减方法，取代了802．11中每次发送成功后竞争窗口减小到CW。m，从而减小了碰撞率和重传次数．文献[3]对EDCF作了改进，提出了自适应的EDCF机制(A-EDCF)，在A·ED—CF中，每种类型的业务根据

6、估计的碰撞率自适应地进行窗口调整，在高负载的情况下能提高网络吞吐量．文献[4]用一种自适应的退避机制代替二进制指数退避提高了网络吞吐量．文献[5]用不同的CW、IFS、最大帧长来提供服务区分和优先级划分．文献[6]根据网络实时状况的好坏来调整CW和IFS大小，网络状况的好坏是用网络层的碰撞率、丢包率来表示的，但是该文仅考虑了单跳的网络环境．文献[7]在为数据包分配优先级时考虑了时延因素，该文假定一个传感器网络被分为几个小单元(每个小单元内的节点构成一个单跳网络)，单元内部的数据包依据EDF(EarliestDeadl

7、ineFirst)规则确定发送顺序．文献[8]也采用了EDF规则以提高无线局域网的吞吐量．然而以上的研究都只是在单跳网络中进行讨论，在多跳的AdHoc网络中，网络环境更为复杂，在为它设计MAC协议时应该充分考虑到它的多跳收稿日期：2012—12—26基金项目：河南省教育厅自然科学研究项目(20118510013)；南阳师范学院专项项目(ZX2012021)作者简介：蒋华龙(1979一)，河南南阳人，讲师，硕士，主要从事无线网络方面研究．万方数据．42．南阳师范学院学报第12卷一_———————————————————

8、———————————————————————————————一性特点．本文以减小时延为出发点，在基于802．11接入技术的自组网中，从退避算法着手，用跨层设计方法对EDCF进行了改进，在为数据包分配优先级的时候把跳数作为一个重要参数，以提高实时业务的服务质量．1802．11eEDCF简述EDCF是对DCF的一种改进算法．EDCF提供了对数据帧