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随着无线局域网技术的广泛应用,用户对网络性能的要求也越来越高,其中一个非常迫切的要求就是对多媒体业务提供服务质量(QoS,Quality of Servie)支持。IEEE802.11e标准正是为无线局域网提供QoS支持而提出的MAC协议,MAC(Medium Access Control)层是提供服务质量保证的关键环节,其最主要的功能是控制媒介访问。802.11e的媒介访问控制机制有两种方式,EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)是其中应用最广泛也是最基本的访问控制机制。虽然EDCA机制在相关领域已取得了成功的应用,其作用也得到了广泛的认可,但是随着多媒体业务需求的迅速增长,人们对该机制提出了更高的QoS要求,这意味着需要研究新的改进方法来满足人们的这些需求,因此,本课题的研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。
论文的主要工作成果包括以下几个方面:
1、系统分析802.11e协议MAC层的体系结构、接入方式及性能标准,重点探究EDCA机制的研究现状和工作原理。
2、为了进一步提高网络的QoS性能,从减小站点间碰撞概率的角度,提出一种竞争窗口自适应调整和退避时隙概率分布的改进方案I-EDCA(ImprovedEDCA)。首先采用时隙利用率量化负载程度,进而根据时隙利用率动态调整竞争窗口,成功发送报文后,站点不再是将竞争窗口重置为最小值,而是通过一个时隙利用率函数自适应调整竞争窗口。然后退避计数值的选择也不再是等概率随机选择,而是服从一个退避时隙选择概率分布函数,可使处于后半区间的时隙被选择的概率要高于前半区间,这样选取相同时隙的概率变小,从而碰撞的概率减小,系统性能得到改善。
3、采用三维马尔科夫链对I-EDCA建模,理论证明方法的正确性。基于EDCA机制模型,考虑退避时隙选择方案,给出改进机制I-EDCA业务发送数据的概率和发生冲突的概率,从而推导出吞吐量、时延和媒介利用率的表达式。并对饱和状态下的I-EDCA与EDCA进行性能比较,结果表明I-EDCA性能值相比于EDCA得到明显改善。
4、仿真实现I-EDCA机制,验证改进方法的有效性。建立802.11e仿真环境,分析并修改802.11e协议相关模块,在不同负载下对EDCA机制及改进机制I-EDCA进行性能分析比较。仿真结果表明,随着网络负载的增加,I-EDCA的改进型服务区分机制相对于EDCA,可以更好的满足业务对时延的要求,在稳定条件下大大减少了碰撞概率,提高了吞吐量和媒介利用率,较好的保证了网络的QoS。
最后,总结全文并对今后的研究进行展望。