多速率無線網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著無線移動通信的飛速發(fā)展，無線移動網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備變得越來越流行，因?yàn)樗鼈兡軌蛟谌魏螘r(shí)候和任何地點(diǎn)為用戶訪問信息和通信提供便利。無線局域網(wǎng)采用無線傳輸媒質(zhì)在局部區(qū)域?qū)τ?jì)算機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，它能在難以布線的區(qū)域進(jìn)行通信，并提供安裝、使用、管理的便利。 IEEE802．11協(xié)議是無線局域網(wǎng)MAC層和物理層的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在過去的網(wǎng)絡(luò)研究中各站點(diǎn)只能采用一種傳輸速率進(jìn)行通信。近年來，通過使用不同的調(diào)制和編碼方法，IEEE802．11在物理層開始提

2、供多種傳輸速率，所有控制幀及廣播，多播幀以基本速率傳輸，數(shù)據(jù)幀可以根據(jù)信道狀況選擇不同的速率。從多速率機(jī)制有助于提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和節(jié)省能量消耗的角度來看，對多速率問題進(jìn)行研究具有重大的意義。其中，如何根據(jù)信道狀況選擇合適的傳輸速率一直是近幾年來多速率問題研究的主要方向之一。本文結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧跨層設(shè)計(jì)的思想——所謂跨層設(shè)計(jì)，是指在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層設(shè)計(jì)方法中，打破層次之間固有的獨(dú)立性，加強(qiáng)層間的協(xié)同與數(shù)據(jù)交互，優(yōu)化整體網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法——通過應(yīng)

3、用層和MAC層的信息交互，設(shè)計(jì)了一種跨層自適應(yīng)速率調(diào)整算法，并通過仿真驗(yàn)證提升了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。 同時(shí)本文分析了原有的IEEE802．11DCF指數(shù)退避機(jī)制在多速率環(huán)境下存在的吞吐量異常及信道接入的公平性問題。因此在設(shè)計(jì)新的速率自適應(yīng)算法的同時(shí)也應(yīng)配合改進(jìn)原始的信道接入?yún)f(xié)議，才能全面優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能。針對這一問題，本文分析了多速率環(huán)境下DCF信道接入?yún)f(xié)議方式的不公平性，提出了一個(gè)基于最小競爭窗口調(diào)整的信道接入?yún)f(xié)議TFMMAC，有效

4、地提高了多速率環(huán)境下信道接入的公平性。 本文的主要研究內(nèi)容與貢獻(xiàn)如下： （1）分析現(xiàn)有的速率自適應(yīng)調(diào)整算法，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)的思想，設(shè)計(jì)出一種支持跨層信息交互的速率自適應(yīng)方案，該方案結(jié)合了上層的應(yīng)用需求以及下層的時(shí)間限制，通過應(yīng)用層與MAC層速率匹配的思想和參數(shù)傳遞，有效地提升了網(wǎng)絡(luò)性能。 （2）針對傳統(tǒng)的信道接入?yún)f(xié)議在多速率環(huán)境中存在的公平性問題，結(jié)合多速率網(wǎng)絡(luò)特性，分析了傳輸速率，數(shù)據(jù)大小，錯(cuò)誤率等對網(wǎng)絡(luò)吞吐