IEEE 802.11 MAC层信道接入技术的研究

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1、分类号:密级:UDC:编号:工学硕士学位论文fIEEE802.11MAC层信道接入技术的研究硕士研究生:黄文钰指导教师:张朝柱教授学科、专业:信息与通信工程论文主审人:乔玉龙教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号:密级:UDC:编号:工学硕士学位论文IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究硕士研究生:黄文钰指导教师:张朝柱教授学科、专业:信息与通信工程论文主审人:乔玉龙教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号:密级:UDC:编号:工学硕士学位论文IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究硕士研究生:黄文钰指导教师:张朝柱教授学位级别

2、:工学硕士学科、专业:信息与通信工程所在单位:信息与通信工程学院论文提交日期:2017年12月论文答辩日期:2018年3月学位授予单位:哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonIEEE802.11MACLayerChannelAccessTechnologyCandidate:HuangWenyuSupervisor:ProfessorZhangChaozhuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Informati

3、onandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Dec,2017DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity√IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究摘要随着互联网时代的来临,无线局域网作为最重要的两种无线网络组成形式之一,凭借着其超高的系统吞吐效率、廉价的部署与使用成本以及灵活的组网方式在日常生活中占有着举足轻重的地位。而随着各类移动设备终端的广泛普及、各种无线产品的推广,用户对数据业务传输速率及网络使用体验的要求也越来越严苛,而无线局域网标

4、准IEEE802.11ac的推出在一定程度上缓解了这一症状。因此,对IEEE802.11系列标准进行准确合理的研究分析以至优化改进都是十分必要的,而作为该系列标准中最核心的信道接入机制,分布式协调功能(DistributedCoordinationFunction,DCF)更是研究与分析的重中之重。为此,本文在以下两方面对DCF机制进行了深入的研究。一方面,根据目前众多的IEEE802.11DCF机制分析研究模型中,集中分析了同质业务(例如数据包到达速率相同)网络的性能,仅有少量的文章聚焦于异构混合业务(饱和与非饱和工作模式同时存在)网络,而在目前研究中,对网络的不饱和性及传输过程中

5、退避时隙的冻结问题等归纳分析得并不准确。本文结合M/G/1排队模型,考虑了DCF机制的退避冻结状态及有限的重传次数等问题,提出了一种全新的改进二维马尔科夫Markov链路模型,用于分析异构混合业务成分下的DCF机制的性能。通过对模型的稳态求解,提出的模型能够分析并计算协议中的三个重要的参数:系统吞吐量、传输时延以及因达到最大重传次数而产生的丢包率。通过理论仿真与分析,表明该算法模型不仅能更准确地分析同质业务下DCF机制的性能,同时充分考虑到了实际应用中的业务情况,还能够更准确、更完善的分析异构混合业务成分下的DCF机制的性能。另一方面,针对目前DCF接入机制中的两种接入传输模式所存在

6、的不足,以及考虑到隐藏终端问题的存在,提出了一种基于RTS(RequestToSend)/CTS(ClearToSend)接入模式的改进型RTS/CTS接入模式,用以补充DCF接入机制的内容,提升IEEE802.11系列标准的性能。仿真实验证明,提出的改进型RTS/CTS模式较DCF机制中已有的两种传输模式,在多方面都具有较大的优势,能进一步提升协议的性能。关键词:IEEE802.11;分布式协调功能;马尔科夫;异构业务;改进型RTS/CTS模式IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究ABSTRACTWiththeadventoftheInternetage,wirelessL

7、ANisoneofthetwomostimportantwirelessnetworks.Characterizedwiththesignificantadvantagessuchashighsystemthroughputefficiency,lowcostofdeploymentandutilizeandnetworkingandhighflexibility,itplaysafundamentalroleindailylife.Withthepopu

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1、分类号:密级:UDC:编号:工学硕士学位论文fIEEE802.11MAC层信道接入技术的研究硕士研究生:黄文钰指导教师:张朝柱教授学科、专业:信息与通信工程论文主审人:乔玉龙教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号:密级:UDC:编号:工学硕士学位论文IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究硕士研究生:黄文钰指导教师:张朝柱教授学科、专业:信息与通信工程论文主审人:乔玉龙教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号:密级:UDC:编号:工学硕士学位论文IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究硕士研究生:黄文钰指导教师:张朝柱教授学位级别

2、:工学硕士学科、专业:信息与通信工程所在单位:信息与通信工程学院论文提交日期:2017年12月论文答辩日期:2018年3月学位授予单位:哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonIEEE802.11MACLayerChannelAccessTechnologyCandidate:HuangWenyuSupervisor:ProfessorZhangChaozhuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Informati

3、onandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Dec,2017DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity√IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究摘要随着互联网时代的来临,无线局域网作为最重要的两种无线网络组成形式之一,凭借着其超高的系统吞吐效率、廉价的部署与使用成本以及灵活的组网方式在日常生活中占有着举足轻重的地位。而随着各类移动设备终端的广泛普及、各种无线产品的推广,用户对数据业务传输速率及网络使用体验的要求也越来越严苛,而无线局域网标

4、准IEEE802.11ac的推出在一定程度上缓解了这一症状。因此,对IEEE802.11系列标准进行准确合理的研究分析以至优化改进都是十分必要的,而作为该系列标准中最核心的信道接入机制,分布式协调功能(DistributedCoordinationFunction,DCF)更是研究与分析的重中之重。为此,本文在以下两方面对DCF机制进行了深入的研究。一方面,根据目前众多的IEEE802.11DCF机制分析研究模型中,集中分析了同质业务(例如数据包到达速率相同)网络的性能,仅有少量的文章聚焦于异构混合业务(饱和与非饱和工作模式同时存在)网络,而在目前研究中,对网络的不饱和性及传输过程中

5、退避时隙的冻结问题等归纳分析得并不准确。本文结合M/G/1排队模型,考虑了DCF机制的退避冻结状态及有限的重传次数等问题,提出了一种全新的改进二维马尔科夫Markov链路模型,用于分析异构混合业务成分下的DCF机制的性能。通过对模型的稳态求解,提出的模型能够分析并计算协议中的三个重要的参数:系统吞吐量、传输时延以及因达到最大重传次数而产生的丢包率。通过理论仿真与分析,表明该算法模型不仅能更准确地分析同质业务下DCF机制的性能,同时充分考虑到了实际应用中的业务情况,还能够更准确、更完善的分析异构混合业务成分下的DCF机制的性能。另一方面,针对目前DCF接入机制中的两种接入传输模式所存在

6、的不足,以及考虑到隐藏终端问题的存在,提出了一种基于RTS(RequestToSend)/CTS(ClearToSend)接入模式的改进型RTS/CTS接入模式,用以补充DCF接入机制的内容,提升IEEE802.11系列标准的性能。仿真实验证明,提出的改进型RTS/CTS模式较DCF机制中已有的两种传输模式,在多方面都具有较大的优势,能进一步提升协议的性能。关键词:IEEE802.11;分布式协调功能;马尔科夫;异构业务;改进型RTS/CTS模式IEEE802.11MAC层信道接入技术的研究ABSTRACTWiththeadventoftheInternetage,wirelessL

7、ANisoneofthetwomostimportantwirelessnetworks.Characterizedwiththesignificantadvantagessuchashighsystemthroughputefficiency,lowcostofdeploymentandutilizeandnetworkingandhighflexibility,itplaysafundamentalroleindailylife.Withthepopu

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