基于IEEE+802.11e的无线局域网服务质量研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文摘要近年来，无线网络技术的发展十分迅速。尤其基于IEEE802．1l的无线局域网，由于技术成熟，价格低廉，已经相当普及。基本上所有的笔记本电脑，部分台式电脑，以及手机等其他数码产品都具有采用802．1l标准的无线局域网接入功能；同时在写字楼，校园，机场乃至快餐店、饭店等日常生活场所通常都提供了无线局域网的接入服务。另一方面，随着Imemet互联网的发展，多媒体业务已成为用户最热衷的应用。而无线局域网的带宽等资源对于多媒体业务尤其是视频业务还相对不够充足。自然地，无线局域网的多媒体通信尤其是视频的服务质量保障和优化成为最近的研究热点。作为802．1l标准的服务质量

2、补充，802．1le标准应运而生。802．1le标准的制定起始与2000年，并与2005年通过了其最终版本。并写入了802．1l一2007版本。该协议增强了对无线局域网多媒体实时业务的服务质量QoS(QuaIityofService)支持。提出了混合协调功能HCF(HybridCoordiIlationFullction)，包括其中包括了基于竞争接入的增强分布式信道接入机制EDCA(EnIlancedDistributedCha皿e1Access)和无竞争混合协调功能的信道访问控制接入HCCA(HCFCon廿01ledCh籼elAccess)。HCF的核心是将不同业务映射至不同接入优先级的

3、机制，同时引入了一些新的接入参数实现了基本的业务区分和服务质量保障。但由于设计目标为一个静态的单跳协议，因而在实际的动态网络环境下，其性能还有待提高，也需要对于多媒体通信做进一步的优化。本文首先通过建立网络模型的方式理论研究了802．11e的性能，并改进了原有的802．1le网络模型，通过仿真验证模型的准确性。进而使用此模型分析了802．11eEDCA机制的核心参数对于性能的影响，得到802．1leEDCA的参数自适应调节的理论依据和指导方向。进一步引入和EDCA具有天然映射关系的可伸缩性视频编码SVC(ScalableⅥdeoCodec)，最终建立了一个无线局域网的视频应用环境下的基于8

4、02．1le的服务质量保障和优化系统框架：通过链路检测技术对无线局域网的网络状态进行分析和获取，定义效用曲线用以进行分布式的视频码流的选择并保证接入的公平性，据此对码流进行细化的EDCA优先级映射和接入参数的自适应配置以及接入控制。仿真结果显示此框架较大程度的提高了802．1le的性能以及用户体验的公平性，优化了无线局域网的带宽利用率。此框架对于现有网络改动的要求较低，具有较强的工程意义。本文共分五章，第一章阐述了无线局域网服务质量保障的研究状况和本文的研究意义、内容的方法；第二章对EDCA进行网络模型分析以及仿真验证，获得了EDCA接入参数对性能的影响以及接入参数的调节方法；第三章介绍了

5、可伸缩性视频编码；第四章在前三章的基础上建立了一个无线局域网的视频应用环境和802．1le改进框架，在此框架下优化改进了802．1le；第五章总结了本文工作并对于无线局域网服务质量保障的研究进行了展望。关键词：IEEE802．1le服务质量可伸缩性视频编码媒体接入控制自适应优化ABSTRACTRecently，thetechnologyofwirelessnetworkdevel叩sveryfast．Especially，formereasonofmaturetechnologyandcheapp—ce，wirelesslocalareanetwork(WLAN)basedonIEEE80

6、2．11isVerywidelyused．Almostallthelaptops，par￡ofperSonalcomputer'evensomekindofmobilephoneandotherdigitalproductcontaillWLAN龟nctionbaSedonIEEE802．1lstandard．meanwhilew1ANaccessserviceisubiquitous，suchasof!Eicebuildillg，collegecampus，ai叩ort，eVenrestaurant．ontheotherhazld，bythedeVelopme玎tofIntemet，mu

7、ltimedjaseⅣicebecometheusers’prefer．ButtheresourceoftheWLANsuchasbandwidthisnotenougllfortheseservices，especiallyforVideoservice．Consequently，theQualityofService(QoS)andoptilllizationofmultimediacommunication，esp