南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 摘要 摘要 無線局域網(wǎng)w l a n w i r e l e s sl h n 是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 具有有線網(wǎng)絡(luò)無法比擬的移動(dòng) 靈活性 真正實(shí)現(xiàn)了人們隨時(shí)隨地自由接入網(wǎng)絡(luò)的需求 隨著無線局域網(wǎng)的廣泛應(yīng)用 越來越多的語音 視頻等多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)希望w l a n 可以 像有線網(wǎng)絡(luò)一樣提供服務(wù)質(zhì)量 q o s 的保障 2 0 0 5 年 i e e e8 0 2 1 1 小組提出了具有服務(wù) 等級(jí)區(qū)分的i e e e8 0 2 1 i e 協(xié)議 為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量保障做出了補(bǔ)充 本文首先對(duì)i e e e8 0 2 m a c 層協(xié)議以及i e e e8 0 2 1 l e 協(xié)議進(jìn)行了深入地分析和研 究 其中著重研究了i e e e8 0 2 1 l e 協(xié)議的增強(qiáng)型分布式協(xié)調(diào)訪問機(jī)制 e d c a e d c a 依據(jù) 不同的業(yè)務(wù)類型引入4 種訪問類別a c a c c e s sc a t e g o r y 以區(qū)分優(yōu)先級(jí) 利用為不同優(yōu) 先級(jí)的a c 分配不同的t x o p t r a n s m i s s i o no p p o r t u n i t y 來滿足不同業(yè)務(wù)流傳輸?shù)男枨?但是e d c a 機(jī)制中各項(xiàng)參數(shù)都是采用靜態(tài)設(shè)置的方式 沒有考慮到信道負(fù)載狀況以及誤碼 等影響因素 極易導(dǎo)致信道吞吐量的不公平現(xiàn)象 針對(duì)這一問題 本文提出了一種t x o p 的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制 根據(jù)當(dāng)前每個(gè)類別的傳輸情況 針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中上行流與下行流方向的不均 衡狀況 定期更新a p 的t x o p 最大持續(xù)時(shí)間 對(duì)于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的t x o p 引入速率自適應(yīng) 機(jī)制 根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸速率的不同 調(diào)整相應(yīng)類別的t x o p 最大持續(xù)時(shí)間 利用n s 模擬器對(duì)所提出的t x o p 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行了仿真 結(jié)果表明 在網(wǎng)絡(luò)重負(fù)載 趨于飽和的環(huán)境中 吞吐量 丟包率以及時(shí)延等性能都有較好的改善 并且t x o p 動(dòng)態(tài)調(diào) 節(jié)機(jī)制還保證了上行流與下行流之間的公平性 較好的實(shí)現(xiàn)了q o s 的保障 關(guān)鍵詞 無線局域網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量i e e e8 0 2 1l e 傳輸機(jī)會(huì) 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文a b s t r a c t a b s t r a c t w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k w l a n b a s e do nac o m b i n a t i o no ft h ec o m p u t e rn e t w o r k t e c h n o l o g ya n dt h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y h a ss u c ha d v a n t a g e sa sm o b i l i t y f l e x i b i l i t ya n de x p a n s i b i l i t yi nc o n t r a s tt ot h ew i r el a n a n dm e e t sr e q u i r e m e n t sf o ra c c e s s i n g t h ei n t e m e ta n y t i m ea n da n y w h e r e a sw l a ni su s e dw i d e l y w l a ns h o u l do f f e rq o s g u a r a n t e e sa st h ew i r el a n d o e st om e e tr e q u i r e m e n t sf o rm u l t i m e d i ar e a l t i m es e r v i c e ss u c h a sv i d e oa n dv o l ps e r v i c e s t oa c h i e v et h eg o a l i e e e8 0 2 11e t mw a sp u b l i s h e di nn o v 2 0 0 5 a n d p r o v i d e dg u i d a n c et oi m p l e m e n tq o sg u a r a n t e e s t h i sp a p e ri st oa n a l y z ea n ds t u d yt h ei e e e8 0 2 11m a c l a y e rp r o t o c o la n dt h ei e e e 8 0 2 1 l es t a n d a r dd e e p l y f o c u s i n go nt h ee n h a n c e dd i s t r i b u t e dc h a n n e la c c e s s e d c a m e c h a n i s mo ft h ei e e e8 0 2 1les t a n d a r d t h ei e e e8 0 2 1lep r o v i d e ss e v e r a lc o n f i g u r a b l e p a r a m e t e r sf o rf o u ra c c e s sc a t e g o r i e s a c t oa c h i e v ed i f f e r e n t i a t e ds e r v i c ei nt h ee d c a m e c h a n i s m a n dd i s t r i b u t e sd i f f e r e n tt x o p t r a n s m i s s i o no p p o r t u n i t y a c c o r d i n gt oa c c e s s c a t e g o r i e s a c i t hd i f f e r e n tp r i o r i t yl e v e l st om e e td i f f e r e n tr e q u i r e m e n t sf o rs e r v i c ef l o w t r a n s m i s s i o n s i n c et h ep a r a m e t e r sc o n f i g u r a t i o no fe d c aa r ep e r f o r m e di ns t a t i cm o d e t h e c h a n g ei nt h ea m o u n to fs e r v i c e sl o a da n d e r r o rr a t ep e r f o r m a n c ea r en o tc o n s i d e r e di nt h es e t u p p r o c e s s e so fe a c hs t a t i o n u n f o r t u n a t e l y t h ea d o p t i o no fau n i q u ev a l u eo ft x o pm a x i m u m d u r a t i o nf o ra l ls t a t i o n s i n c l u d e dt h ea p r e s u l t si na nu n f a i rb e h a v i o r t os o l v et h ep r o b l e mt h i s w o r kp r o p o s e sam e c h a n i s mc a p a b l eo ft u n i n gt h et x o pm a x i m u md u r a t i o na tt h ea p i no r d e r t od y n a m i c a l l yc h a n g ei t sc h a n n e lr e s o u r c e s a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n tt r a f f i cc o n d i t i o n so fe a c h s p e c i f i ca c t h ep r o p o s e dm e c h a n i s ma i m st od e f i n ed y n a m i cr u l e sf o rt x o pm a x i m u m d u r a t i o na d j u s t m e n ti nm u l t i r a t ei e e e8 0 2 1len e t w o r k si no r d e rt oi m p r o v es y s t e me f f i c i e n c y a n d p r o v i d eb e t t e rq o sp r o v i s i o n s i m u l a t i o ne x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h ed y n a m i c a lt x o pm e c h a n i s ma l l o w st oe n h a n c ed e l a y l o s sr a t ea n dt h r o u g h p u tp e r f o r m a n c eu n d e rs a t u r a t i o nn e t w o r kc o n d i t i o n sa n dt om a i n t a i n f a i r n e s sb e t w e e nu p s t r e a ma n dd o w n s t r e a mc h a n n e la c c e s st i m e s k e yw o r d s w l a nq o s i e e e8 0 2 1 l et x o p i i 南京郵電大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究 工作及取得的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的 地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包 含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材 料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了 明確的說明并表示了謝意 研究生簽名 銼日期 壘呈蘭 蘭 南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 南京郵電大學(xué) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所 國(guó)家圖書館有權(quán)保留 本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔 可以采用影印 縮印或其 他復(fù)制手段保存論文 本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一 致 除在保密期內(nèi)的保密論文外 允許論文被查閱和借閱 可以公布 包括刊登 論文的全部或部分內(nèi)容 論文的公布 包括刊登 授權(quán) 南京郵電大學(xué)研究生部辦理 研究生簽名 么緹導(dǎo)師簽名 翅日期 壘皇 蘭 絲 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論 1 1 研究背景 第一章緒論 從1 9 6 9 年a r p a n e t 網(wǎng)絡(luò)開始投入運(yùn)行 到迄今為止不足四十年的時(shí)間里 網(wǎng)絡(luò)已 經(jīng)對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用和深遠(yuǎn)的影響 近年來 作為信息資源 交流共享的主要平臺(tái) 有線接入網(wǎng)絡(luò)得到了迅猛發(fā)展 然而隨著便攜式計(jì)算機(jī) p d a 智 能手機(jī)等移動(dòng)智能終端設(shè)備的逐漸成熟 人們不再滿足于足不出戶的固定式網(wǎng)絡(luò)接入 希 望能夠隨時(shí)隨地自由接入i n t e m e t 享受安全并且高效的服務(wù) 于是移動(dòng)信息處理成為了網(wǎng) 絡(luò)發(fā)展的新焦點(diǎn) 無線局域網(wǎng)w l a n w i r e l e s sl a n 是2 0 世紀(jì)9 0 年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與移動(dòng)通信技 術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 它滿足了人們對(duì)于寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)的迫切要求 同時(shí) 通信網(wǎng)絡(luò)所承 載的業(yè)務(wù)也在不斷地豐富 除了傳統(tǒng)i n t e m e t 應(yīng)用如f t p 電子郵件 d n s 應(yīng)用等 各種多 媒體方面的應(yīng)用也在不斷涌現(xiàn) 像視頻點(diǎn)播 遠(yuǎn)程教學(xué) 遠(yuǎn)程醫(yī)療 網(wǎng)上直播 大型網(wǎng)絡(luò) 互動(dòng)游戲 v o l p i p t v 等等 在以往的有線局域網(wǎng)中 由于豐富的帶寬資源和高效的信息 傳輸 人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量 q o s 沒有太多的關(guān)注 而在無線網(wǎng)絡(luò)中 有限的帶寬資源與 復(fù)雜多變的信道特性導(dǎo)致的高誤碼率 限制了那些對(duì)帶寬 時(shí)延有較高要求的視頻 語音 等多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在w l a n 中的應(yīng)用 于是提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量 q o s 成為了直接影響無線 局域網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問題 為此 i e e e8 0 2 1 1 協(xié)議小組歷經(jīng)多年 終于在2 0 0 5 年 1 1 月發(fā)布了i e e e8 0 2 1 1 e 協(xié)議 為無線局域網(wǎng)提供了服務(wù)質(zhì)量保障 1 2 研究意義 i e e e8 0 2 1 l e 協(xié)議是i e e e8 0 2 1 l 協(xié)議m a c 層增強(qiáng)的q o s 機(jī)制 原有的i e e e8 0 2 1 1 協(xié)議定義了兩種m a c 機(jī)制 分布式協(xié)調(diào)功能 d c f 和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 p c f d c f 雖然易于實(shí) 現(xiàn) 市場(chǎng)應(yīng)用廣泛 然而它對(duì)所有站點(diǎn)都使用相同的接入?yún)?shù) 使得所有業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí) 相同 并不能提供q o s 保障 p c f 提供的是無競(jìng)爭(zhēng)的服務(wù) 屬于中央控制 不包括接入控 制算法 在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大的情況下 無法滿足端到端的q o s 需求 i e e e8 0 2 1 1 e 協(xié)議定義了一種新的混合協(xié)調(diào)功能h c f 包括e d c a 和h c c a 兩種信道訪 問機(jī)制 e d c a 是d c f 的增強(qiáng)版 提供了不同優(yōu)先級(jí)的0 0 s e d c a 區(qū)分了不同的業(yè)務(wù)類型 背景流 普通數(shù)據(jù) 語音 視頻 依據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型引入4 種訪問類別a c a c c e s sc a t e g o r y l 墮室堅(jiān)皇奎蘭堡主墮壅竺堂篁絲奎 笙二至絲絲 對(duì)應(yīng)于8 種不同的用戶優(yōu)先級(jí)u p u s e rp r i o r i t y 利用為不同的業(yè)務(wù)流分配不同的t x o p t r a n s m i s s i o no p p o r t u n i t y 來滿足不同業(yè)務(wù)流對(duì)于傳輸?shù)囊?h c c a 類似于p c f 經(jīng) 過協(xié)商后能夠提供參數(shù)化的q o s h c c a 能夠基于每個(gè)站點(diǎn)的特定業(yè)務(wù)需求提供無競(jìng)爭(zhēng)的保 證服務(wù) 但它是集中式的 計(jì)算復(fù)雜 每次有新的業(yè)務(wù)流接入必須重新計(jì)算調(diào)節(jié) 從而限 制了市場(chǎng)需求 由于i e e e8 0 2 1 1 e 協(xié)議中e d c a 機(jī)制的各項(xiàng)參數(shù)都是采用靜態(tài)設(shè)置的方式 沒有考慮 到信道負(fù)載狀況與誤碼等影響因素 從而造成碰撞過多 退避頻繁和誤碼丟包等問題 極 易導(dǎo)致信道吞吐量的不公平現(xiàn)象以及時(shí)延性能的明顯惡化 本文研究主要是基于增強(qiáng)型分 布式協(xié)調(diào)訪問機(jī)制 e d c a i 3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排 本文在深入分析和研究i e e e8 0 2 1 1m a c 層協(xié)議以及i e e e8 0 2 1 1 e 協(xié)議的接入機(jī)制 的基礎(chǔ)上 針對(duì)i e e e8 0 2 1 1 e 中固定參數(shù)值t x o p 引發(fā)的吞吐量的不公平現(xiàn)象 提出一個(gè) 動(dòng)態(tài)分配a p 的t x o p 值的算法 根據(jù)當(dāng)前每個(gè)類別的傳輸情況 利用上行方向與下行方向 丟包數(shù)的差值判定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)上行方向與下行方向的不均衡狀況 定期更新a p 的t x o p 最大 持續(xù)時(shí)間 對(duì)于無線移動(dòng)站點(diǎn)的t x o p 引入了速率自適應(yīng)機(jī)制 根據(jù)各個(gè)站點(diǎn)傳輸速率的 不同 調(diào)整相應(yīng)類別的t x o p 最大持續(xù)時(shí)間 t x o p l i m i t 如果站點(diǎn)的速率大則賦予一個(gè) 相對(duì)較小的t x o p l i m i t 值 相反 如果站點(diǎn)的速率小則賦予一個(gè)較大的t x o p l i m i t 值 最后 利用n s 2 模擬器對(duì)所提出的t x o p 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行仿真 根據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié) 果生成圖形 較為直觀的反映算法的性能差異和改進(jìn)效果 論文組織如下 第二章 對(duì)i e e e 8 0 2 1 1 協(xié)議的m a c 層介質(zhì)訪問機(jī)制進(jìn)行了討論 第三章 對(duì)i e e e8 0 2 1 l e 協(xié)議m a c 層增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行了研究 重點(diǎn)分析了i e e e8 0 2 1 1 e 協(xié)議規(guī)定的必須實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)型分布式協(xié)調(diào)訪問機(jī)制 e d c a 第四章 針對(duì)固定t x o p 值引發(fā)的上行流方向與下行流方向吞吐量的不均衡 提出根 據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)傳輸條件 動(dòng)態(tài)分配a p 的t x o p 最大持續(xù)時(shí)間的算法 第五章 使用n s 2 模擬上述算法并分析了仿真結(jié)果 第六章 最后總結(jié)全文并對(duì)未來的研究進(jìn)行了展望 2 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二章無線局域網(wǎng)i e e e8 0 2 1 1m a c 層協(xié)議 第二章無線局域網(wǎng)i e e e8 0 2 1 1m a c 層協(xié)議 2 1 無線局域網(wǎng)概述 2 1 1 無線局域網(wǎng)的特性 無線局域網(wǎng) w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k 是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn) 物 無線局域網(wǎng)是在不采用傳統(tǒng)電纜線的同時(shí) 提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能 無線局 域網(wǎng)不是用來取代有線局域網(wǎng) 而是用來彌補(bǔ)有線局域網(wǎng)的不足 以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸的目的 與有線局域網(wǎng)相比 無線局域網(wǎng)主要具有以下一些優(yōu)點(diǎn) 移動(dòng)性 無線局域網(wǎng)的設(shè)置允許用戶在任何時(shí)間 任何地點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 不需要指 定明確的訪問地點(diǎn) 因此用戶可以在網(wǎng)絡(luò)中漫游 令靈活性 由于沒有線纜的限制 用戶可以隨心所欲地增加工作站或是重新配置工作站 高寬帶 無線局域網(wǎng)使用的無線頻率可以處于開放頻段 例如2 4 g h z 的i s m 頻段 最 大帶寬可達(dá)11 m h z 令成本低 使用無線局域網(wǎng)可以避免安裝線纜的高成本費(fèi)用 租用線路的月租費(fèi)以及當(dāng) 設(shè)備需要移動(dòng)而增加的相關(guān)費(fèi)用 然而無線局域網(wǎng)并非完美無缺 仍存在一些重要的問題亟待解決 這些局限性實(shí)際上 也是無線局域網(wǎng)所必須克服的技術(shù)難題嘶1 可靠性 無線局域網(wǎng)采用無線信道進(jìn)行通信 而無線信道是一個(gè)不可靠的信道 存在 各種干擾和噪聲 從而引起信號(hào)的衰落和誤碼 進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐性能的下 降和不穩(wěn)定 覆蓋范圍 無線局域網(wǎng)的低功率和高頻率限制了其覆蓋范圍 安全性 無線局域網(wǎng)的安全性有兩個(gè)方面的內(nèi)容 一個(gè)是信息安全 一個(gè)是人員安全 由于無線電波不可能局限于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi) 所以存在著被竊聽和被惡意 干擾的可能性 3 南京郵電大學(xué)碩上研究生學(xué)位論文第二章無線局域網(wǎng)i e e e8 0 2 1im a c 層協(xié)議 2 1 2 無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)洶1 完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自上而下一共應(yīng)有七個(gè)層次 由于無線局域網(wǎng)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線 通信技術(shù) 而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中 邏輯鏈路控制 l l c l o g i c a ll i n kc o n t r 0 1 層與其之 上的應(yīng)用層對(duì)不同的物理層的要求可以是相同的 也可以是不同的 因此 w l a n 標(biāo)準(zhǔn)主 要是針對(duì)物理層和介質(zhì)訪問控制層 涉及到所使用的無線頻率范圍 空中接口通信協(xié)議等 技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 無線局域網(wǎng)由站點(diǎn)s t a s t a t i o n 無線介質(zhì)w m w i r e l e s sm e d i u m 基站b s b a s e s t a t i o n 或接入點(diǎn)a p a c c e s sp o i n t 和分布式系統(tǒng)d s d i s t r i b u t i o ns y s t e m 等幾部分組成 無線局域網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)如圖2 1 所示 站點(diǎn)也稱主機(jī)或終端 是無線局域網(wǎng)的最基本的組成 單元 無線局域網(wǎng)中的站點(diǎn)之間可以直接相互通信 也可以通過基站或接入點(diǎn)進(jìn)行通信 無線介質(zhì)是無線局域網(wǎng)站與站 站與接入點(diǎn)之間通信的傳輸介質(zhì) 無線接入點(diǎn)類似蜂窩結(jié) 構(gòu)中的基站 是無線局域網(wǎng)的重要組成單元 其基本功能是完成其他移動(dòng)站點(diǎn)對(duì)分布式系 統(tǒng)的接入訪問和同一b s s b a s i cs e r v i c es e t 中的不同站點(diǎn)之間的通信聯(lián)絡(luò) 分布式系統(tǒng) 是用來連接不同b s s 的通信信道 無線分布式系統(tǒng)通過a p 間的無線通信取代有線電纜來 實(shí)現(xiàn)不同b s s 的連接 分布戔蔡耋寰 擴(kuò)展服務(wù)集b s s 圖2 1 無線局域網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)圖 無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可從幾個(gè)方面進(jìn)行分類 從物理拓?fù)浞诸惪?有單區(qū)網(wǎng)和多區(qū) 網(wǎng)之分 從邏輯上看 w l a n 的拓?fù)渲饕袑?duì)等式 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式和線形 星形 環(huán)形等 從控制方式方面來看 可分為無中心分布式和有中心集中控制式兩種 從與外網(wǎng)的連接性 來看 主要有獨(dú)立w l a n 和非獨(dú)立w l a n 一般地 w l a n 有兩種網(wǎng)絡(luò)類型 對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和接入結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)等網(wǎng)絡(luò) 由一組具有無線接口卡的計(jì)算機(jī)組成 這些計(jì)算機(jī)以相同的工作組名 4 墮室堂皇奎堂堡主墮塑竺堂垡笙壅 墨三童丕垡旦墊塑 星蘭呈 絲 坐竺星墊堅(jiān) e s s i d e x t e n d e ds e r v i c es e ti d 和密碼等對(duì)等的方式相互直接連接 在w l a n 的覆蓋范圍 之內(nèi) 進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的通信 接入結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 在接入結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中 具有無線接口卡的無線終端以無線接入點(diǎn)a p 為 中心 通過無線網(wǎng)橋a b 無線接入網(wǎng)卡a g 無線接入控制器a c 和無線接入服務(wù)器a s 等將無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)連接起來 可以組建多種復(fù)雜的無線局域網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)無 線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接入 2 1 3 無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量 服務(wù)質(zhì)量o o s q u a l i t yo fs e r v i c e 是對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)承載各種通信業(yè)務(wù)時(shí)的業(yè)務(wù)性能的 集中體現(xiàn) 對(duì)用戶而言 表現(xiàn)為用戶對(duì)業(yè)務(wù)的質(zhì)量的要求 對(duì)網(wǎng)絡(luò)而言 最終表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò) 的性能 這些業(yè)務(wù)性能決定了用戶對(duì)業(yè)務(wù)的滿意程度 從技術(shù)角度而言 是指為保證所提 供的業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量到達(dá)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)而采取的一系列措施的技術(shù)的總稱 由于不同的業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求不同 例如電子郵件對(duì)網(wǎng)絡(luò)的差錯(cuò)率 丟包率以及 安全性有很高的要求 而語音 視頻會(huì)議等互動(dòng)式應(yīng)用則要求網(wǎng)絡(luò)提供高吞吐率和低時(shí)延 的服務(wù) 所以各種具體應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量期望值也不同 一般用q o s 參數(shù)來衡量這些 期望值 主要包括以下一些指標(biāo) 奪網(wǎng)絡(luò)時(shí)延 指數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送的平均往返時(shí)間 所有實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)都對(duì) 時(shí)延有一定要求 如v o l p 業(yè)務(wù) 一般要求網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小于2 0 0 m s 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)時(shí) 延大于4 0 0 m s 時(shí) 通話質(zhì)量將變得無法忍受 令時(shí)延抖動(dòng) 指時(shí)延的變化 有些業(yè)務(wù) 如流媒體業(yè)務(wù) 可以通過適當(dāng)?shù)木彺鎭頊p少時(shí) 延抖動(dòng)對(duì)業(yè)務(wù)的影響 而有些業(yè)務(wù)則對(duì)時(shí)延抖動(dòng)非常敏感 如語音業(yè)務(wù) 稍許的時(shí)延抖動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致語音質(zhì)量迅速下降 吞吐量 就是網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬 定義為物理鏈路的比特率減去各種傳播技術(shù)帶來的額 外開銷 即每秒鐘傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 它是在某個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)試得 到的 每個(gè)傳輸方向有各自的吞吐量 丟包率 指在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中丟失報(bào)文的百分比 用來衡量網(wǎng)絡(luò)正確轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)的 能力 不同業(yè)務(wù)對(duì)丟包的敏感性不同 在多媒體業(yè)務(wù)中 丟包是導(dǎo)致圖像質(zhì) 量惡化的最根本原因 少量的丟包就可能使圖像出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象 5 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二章無線局域嘲i e e e8 0 2 1 lm a c 層協(xié)議 2 1 4 無線局域網(wǎng)協(xié)議體系啪m 7 1 目前無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要有 美國(guó)i e e e 的8 0 2 1 l 系列標(biāo)準(zhǔn) 歐洲 h i p e r l a n l h i p e r l h n 2 標(biāo)準(zhǔn) h o m e r f 協(xié)議體系和藍(lán)牙 b l u et o o t h 協(xié)議體系 美國(guó)i e e e 的 8 0 2 1 1 系列標(biāo)準(zhǔn)和歐洲h i p e r l a n l h i p e r l a n 2 標(biāo)準(zhǔn)是無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的兩大主要陣營(yíng) 其中i e e e 的8 0 2 1 1 系列標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)占主導(dǎo)地位 i e e e8 0 2 1 1 標(biāo)準(zhǔn)于1 9 9 7 年6 月公布 是第一代無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 它支持1 m b p s 和 2 m b p s 的兩種數(shù)據(jù)傳輸速率 工作在2 4 g h z i s m 開放頻段 i e e e8 0 2 1 l 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議主要位 于i s 0 協(xié)議的物理層和m a c 層 隨著高速無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的發(fā)展 i e e e8 0 2 1 1 工作組 又發(fā)布了i e e e8 0 2 1l a i e e e8 0 2 1 1 b 和i e e e8 0 2 1 l g 標(biāo)準(zhǔn) 將最大無線傳輸速率提 高到1 1 m b p s 和5 4 m b p s 盡管i e e e8 0 2 1 1 a 和8 0 2 1l g 能夠提供最高5 4 m b p s 的物理信道的傳輸速率 實(shí)際吞 吐率是這個(gè)極限速率的一半左右 這足以滿足用戶傳輸小容量數(shù)據(jù)和瀏覽網(wǎng)頁(yè)的需要 但與千兆有線網(wǎng)絡(luò)相比 無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)于一些視頻 語音等需要高o o s 保障的多媒體業(yè)務(wù)應(yīng) 用尚存在著嚴(yán)重的帶寬不足 這將嚴(yán)重影響用戶將來的業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)展 隨著無線局域網(wǎng)應(yīng)用越來越廣泛 人們開始期望無線局域網(wǎng)能夠像有線網(wǎng)絡(luò)一樣 提 供服務(wù)質(zhì)量保障 然而 由于無線信道速率低 出錯(cuò)率高并且沖突難以檢測(cè) 無線局域網(wǎng) 一直難以提供服務(wù)質(zhì)量保證 為此 i e e e8 0 2 1 1 協(xié)議組歷經(jīng)多年 終于在2 0 0 5 年1 1 月 發(fā)布了i e e e8 0 2 1 l e 協(xié)議 為無線局域網(wǎng)提供了m a c 層的o o s 保障 i e e e8 0 2 1 1 e 標(biāo)準(zhǔn) 是對(duì)原來i e e e8 0 2 11 標(biāo)準(zhǔn)的m a c 層增強(qiáng)協(xié)議 它提出了兩種新的m a c 層接入機(jī)制 增 強(qiáng)型分布式協(xié)調(diào)訪問機(jī)制e d c a 和混和協(xié)調(diào)功能控制信道訪問機(jī)制h c c a 引入了業(yè)務(wù)等級(jí) 的概念 增加了一些新的o o s 參數(shù)和幀結(jié)構(gòu) 增強(qiáng)了w l a n 的q o s 性能 2 2i e e e8 0 2 ii 協(xié)議 無線局域網(wǎng)m a c 層和以太網(wǎng)m a c 層協(xié)議非常相似 都是在一個(gè)共享媒體之上支持多個(gè) 用戶共享資源 發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)前先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的可用性檢測(cè) 換句話說 無線局域網(wǎng)的 所有終端用戶只共享一個(gè)信道 如果有一個(gè)終端用戶在發(fā)送信號(hào) 那么其它的終端用戶就 不能發(fā)送信號(hào) 否則就會(huì)發(fā)生沖突 介質(zhì)訪問控制 m a c 層最主要的功能是控制媒體訪問 此外 還要支持認(rèn)證 能量 管理等 i e e e8 0 2 1 l 的m a c 層規(guī)定了兩種媒體訪問控制機(jī)制 即分布式協(xié)調(diào)功能 d c f 6 童室堂皇查蘭堡主嬰窒生蘭篁絲莖笙三雯歪垡旦苧墮 蘭蘭曼 絲 壘竺 星堡堅(jiān) d i s t r i b u t e dc o o r d i n a t i o nf u n c t i o n 和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 p c f p o i n tc o o r d i n a t i o n f u n c t i o n 其中 d c f 是最基本的也是最主要的控制機(jī)制 d c f 是基于競(jìng)爭(zhēng)的分布式信道訪問機(jī)制 通過c s m a c a b a c k o f f 和指數(shù)退避等機(jī)制 提供盡力而為的服務(wù) p c f 機(jī)制是可選的 建立在d c f 的基礎(chǔ)之上 d c f 既可用在中心式 網(wǎng)絡(luò)中 也可以用于a dh o c 網(wǎng)絡(luò) 而p c f 是在d c f 的基礎(chǔ)上的一種可選機(jī)制 它除了可 以提供異步數(shù)據(jù)服務(wù)外還可以提供延遲受限的服務(wù) 但它只能用在帶有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò) 中 由于p c f 在站點(diǎn)比較少時(shí)的性能略差 而且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 目前的大部分芯片都不支持這 一機(jī)制 無競(jìng)爭(zhēng)服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)服務(wù) 1r 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 p c f 1r 分布式協(xié)調(diào)功能 d c f p h y 層 圖2 2i e e e8 0 2 1 1m a c 層業(yè)務(wù)模型 2 2 1 分布式協(xié)調(diào)功能 d o f 分布式協(xié)調(diào)功能 d c f 采用了帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問協(xié)議 c s m a c a c a r r i e rs e n s em u l t i p l ea c c e s sw i t hc o l l i s i o na v o i d a n c e c s m a c a 協(xié)議的設(shè)計(jì)目的 就是為了盡量降低共享同一無線信道的多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)間的碰撞概率 站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)前 先 探測(cè)得知信道的忙閑狀態(tài) 這一方法能協(xié)調(diào)多個(gè)用戶對(duì)共享信道的訪問 很大程度上避免 出現(xiàn)因爭(zhēng)搶信道而大家都無法通信的情況 它對(duì)所有用戶都一視同仁 在所有業(yè)務(wù)都共享 競(jìng)爭(zhēng)同一信道的情況下 對(duì)這些不同業(yè)務(wù)類別沒有任何優(yōu)先級(jí)的規(guī)定 1 載波偵聽機(jī)制c s m a c a 在網(wǎng)絡(luò)中 如果各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況協(xié)調(diào)自己的行為 就能使信道的利用率 大大提高 載波偵聽多路訪問協(xié)議 c s m a c a r r i e rs e n s em u l t i p l ea c c e s s 就是基于 這種考慮而實(shí)現(xiàn)的 c s m a 的工作過程如下 節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前首先要偵聽信道 如果發(fā)現(xiàn)信道空閑 則 7 i 丫 噬u 蔓 墮室塑皇查蘭堡主墮窒生堂垡絲塞 笙三皇垂垡墾苧塑 蘭蘭星 絲 竺竺星堡堡 立即發(fā)送數(shù)據(jù) 如果發(fā)現(xiàn)信道處于忙狀態(tài) 則不發(fā)送 這樣就大大減少了碰撞次數(shù) 但是 碰撞仍會(huì)發(fā)生 例如 當(dāng)信道由忙轉(zhuǎn)為空閑時(shí) 如果有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)在偵聽 這些節(jié)點(diǎn)就 會(huì)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)而發(fā)生碰撞 無線信道的主要特點(diǎn)就是在發(fā)送時(shí)不能同時(shí)偵聽 無法進(jìn)行沖突檢測(cè) 為此 采用的 方法是帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問 c s m a c a 當(dāng)媒體空i 1 一d i f s 由鼻寸r h i i 搏1 p i f s 土名矗姑n 一 r 蕊艮 址弘 撥 冗事瑚u 啦w j l d i f s s i f s i 忙媒體 撻粼繇 l f 一賴 籠遲接入 l 曲f 敞時(shí)嬲 一玨拋俊冷潮濰挽輕耐緒稚盛小滋邀 圖2 3c s m a c a 基本訪問方法 c s m a c a 的沖突避免是通過在c s m a 的基礎(chǔ)上增加了退避定時(shí)器 b a c k o f f t i m e r 和 競(jìng)爭(zhēng)窗口 c w c o n t e n t i o nw i n d o w 機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的 如圖2 3 所示 競(jìng)爭(zhēng)窗口c w c o n t e n t i o nw i n d o w 初始值為口c 每發(fā)生一次沖突 競(jìng)爭(zhēng)窗口就 會(huì)成倍增長(zhǎng) 直至口c 彬啦 競(jìng)爭(zhēng)窗口越大 選擇相同的隨機(jī)退避時(shí)間的可能性就較小 退 避定時(shí)器機(jī)制解決碰撞的能力就越大 但是 競(jìng)爭(zhēng)窗口越大 退避時(shí)間可能就越長(zhǎng) 從而 導(dǎo)致不必要的延遲 因此 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸成功或者連續(xù)重傳多次失敗后 c w 值被重新設(shè)置 成口c 由于c w 值是以口c 為初始值 以2 為指數(shù)增長(zhǎng)后減l 因此這個(gè)機(jī)制也稱 為二進(jìn)制指數(shù)退避 b i n a r ye x p o n e n t i a lb a c k o f f 退避時(shí)間b a c k o f ft i m e r a n d o m a s l o t t i m e 2 1 退避時(shí)間 隨機(jī)整數(shù)術(shù)時(shí)隙時(shí)間 其中 r a n d o m 表示 o c w 范圍內(nèi)的隨機(jī)整數(shù) 滿足口c c w 口c 吒 a s l o t t i m e 為物理層的特征值 c s m a c a 退避規(guī)程的具體機(jī)制如下 節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前 首先要偵聽信道是否空閑 若信道閑 則該節(jié)點(diǎn)在偵聽到信道連續(xù)空閑d i f s 時(shí)隙后可以發(fā)送 若信道忙 則等待到 當(dāng)前的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后 產(chǎn)生一段隨機(jī)的退避時(shí)間b a c k o f ft i m e 作為退避定時(shí)器的初值 這個(gè)退避時(shí)間是從0 到競(jìng)爭(zhēng)窗口c w 之間選取一個(gè)隨機(jī)數(shù) 如果在某一個(gè)退避時(shí)隙期間沒 有媒介活動(dòng)的報(bào)告 則退避規(guī)程將退避定時(shí)器減去一個(gè)時(shí)隙 如果在退避時(shí)隙期間有節(jié)點(diǎn) 8 南京郵電大學(xué)碩上研究生學(xué)位論文第二章無線局域網(wǎng)i e e e8 0 2 1 1m a c 層協(xié)議 發(fā)送數(shù)據(jù) 退避規(guī)程將掛起 退避定時(shí)器對(duì)該時(shí)隙不計(jì)數(shù) 當(dāng)信道重新空閑d i f s 時(shí) 允 許重新開始退避規(guī)程 繼續(xù)倒計(jì)數(shù) 直到定時(shí)器的值為0 該節(jié)點(diǎn)就開始發(fā)送數(shù)據(jù) 如圖 2 4 所示 圖2 4c s m a c a 機(jī)制退避流程 2 幀間間隔 在上面機(jī)制的描述中 已經(jīng)出現(xiàn)了兩種時(shí)間間隔 分別是d i f s 和s i f s 它們都是i e e e 8 0 2 1 l 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的幀間間隔i f s i n t e r f r a m es p a c e 即連續(xù)兩個(gè)幀之間的時(shí)間間隙 所有使用載波偵聽功能的s t a 只有在檢測(cè)到信道空閑時(shí)間大于i f s 后 才認(rèn)為信道空閑 8 0 2 1 1m a c 層定義了4 種不同的i f s 以提供對(duì)無線媒介訪問的不同優(yōu)先級(jí) 從時(shí)間上由 短到長(zhǎng)依次為 1 s i f s 短幀間間隔 s h o r ti n t e r f r a m es p a c e 這個(gè)最短的等待時(shí)間是為控 制信息定義的 例如 數(shù)據(jù)幀的應(yīng)答或輪詢應(yīng)答 2 p i f s 集中協(xié)調(diào)功能幀間間隔 p c fi n t e r f r a m es p a c e 這是介于d i f s 和 s i f s 之間的時(shí)間參數(shù) 只能夠由工作于p c f 模式的s t a 在c f p 起始時(shí)間企圖獲 得信道訪問權(quán)時(shí)使用 3 d i f s 分布式協(xié)調(diào)功能幀間間隔 d c fi n t e r f r a m es p a c e 這個(gè)參數(shù)指示最長(zhǎng) 的等待時(shí)間和訪問媒體的最低優(yōu)先級(jí) 工作于d c f 模式的s t a 使用d i f s 來發(fā)送 m p d u 和管理幀 9 童塞堅(jiān)皇奎堂堡主嬰壅竺堂垡笙莖 至三雯垂堡旦堡塑 蘭呈蘭 絲 竺里星堡堅(jiān) 4 e i f s 擴(kuò)展幀間間隔 e x t e n d e di n t e r f r a m es p a c e 它只在傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí) 用到 在同樣的競(jìng)爭(zhēng)信道條件下 采用的幀間間隔越短 就越有可能盡早的發(fā)送出數(shù)據(jù) 相 當(dāng)于給數(shù)據(jù)賦予了較高的優(yōu)先級(jí) 例如 發(fā)送a c k 包所采用的幀間間隔是s i f s 發(fā)送普通 數(shù)據(jù)包采用的幀間間隔是d i f s 由于發(fā)送a c k 包時(shí)只需等待s i f s 而發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)節(jié)點(diǎn)必 須至少等待d i f s 間隔才能發(fā)送 并且d i f s 大于s i f s 因此 a c k 包總能夠優(yōu)先于數(shù)據(jù)包 得到發(fā)送 3 顯式a c k 確認(rèn) 為了增強(qiáng)c s m a c a 對(duì)異步業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃?i e e e8 0 2 11 m a c 在c s m a c a 的基礎(chǔ)上使 用m a c 層確認(rèn)機(jī)制 也就是c s m a c a a c k 接收方在收到發(fā)送方發(fā)來的數(shù)據(jù) 并通過c r c 校驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有發(fā)生任何錯(cuò)誤之后 需要等待一個(gè)s i f s 時(shí)間間隔 然后直接向發(fā)送方發(fā)送 一個(gè)應(yīng)答幀 a c k a c k n o w l e d g e m e n t 如果在一定的時(shí)間內(nèi) 發(fā)送方?jīng)]有收到返回的a c k 發(fā)送方將重傳數(shù)據(jù)幀 重傳的幀也必須和其它幀一樣參加競(jìng)爭(zhēng) 重傳的次數(shù)是有限制的 當(dāng)?shù)搅艘?guī)定次數(shù)重傳仍不成功的話 發(fā)送方m a c 會(huì)向上層報(bào)告 由上層來決定應(yīng)對(duì)措施 應(yīng)答幀幫助保證了m a c 層數(shù)據(jù)幀的正確接收 這對(duì)于較容易出錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 例如無線鏈 路 尤其重要 4 r t c c t s 機(jī)制嘲 r t s c t s 機(jī)制的提出 主要是為了解決無線局域網(wǎng)中存在的隱藏終端問題 一 s ia 1sla z sia 3 圖2 5 隱藏終端問題 觀察圖2 5 圖中有3 個(gè)無線終端 假設(shè)信號(hào)傳播的范圍只能到達(dá)相鄰的終端 無線 終端1 和無線終端3 都在無線終端2 的覆蓋范圍內(nèi) 因此終端1 和2 終端3 和2 都可以 通信 但是終端1 和3 都不在對(duì)方的覆蓋范圍內(nèi) 不能收到來自對(duì)方的信號(hào) 當(dāng)無線終端 l 和3 都有數(shù)據(jù)要發(fā)給2 時(shí) 如果它們同時(shí)都檢測(cè)到信道空閑 就會(huì)同時(shí)向終端2 發(fā)送數(shù) 據(jù)幀 這樣就會(huì)導(dǎo)致在終端2 發(fā)生沖突 這就是無線網(wǎng)絡(luò)中的隱藏終端 h i d d e nt e r m i n a l 1 0 墮室塑皇奎堂堡主墮壅生堂垡絲苧蘭三主至垡旦苧墮 蘭曼蘭 竺壘竺星堡堡 問題 為了解決這個(gè)問題 8 0 2 1 1 標(biāo)準(zhǔn)中定義了兩種幀 r t s 幀和c t s 幀 發(fā)送方在偵聽到 信道連續(xù)空閑d i f s 之后 首先發(fā)送r t s r e q u e s tt os e n d r t s 幀和其它數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先 級(jí)是相同的 r t s 幀中包括一個(gè)叫做d u r a t i o n 的域 這個(gè)域存儲(chǔ)的是從發(fā)送方完成r t s 發(fā) 送一直到收到完整的a c k 所經(jīng)歷的時(shí)間 r t s 和c t s 都是廣播幀 收到這個(gè)r t s 的每個(gè)節(jié) 點(diǎn)都會(huì)根據(jù)d u r a t i o n 域來設(shè)置它的n a v n e t w o r ka l l o c a t i o nv e c t o r n a v 是每個(gè)節(jié)點(diǎn) 都要維護(hù)的一個(gè)向量 它指定了節(jié)點(diǎn)可以試圖訪問信道的最早時(shí)間 數(shù)據(jù)的接收方在收到r t s 幀以后 等待s i f s 時(shí)間間隔 再發(fā)送一個(gè)c t s c l e a rt os e n d 幀進(jìn)行應(yīng)答 c r s 幀也包括d u r a t i o n 域 它的這個(gè)域存儲(chǔ)的是從接收方完成c t s 發(fā)送一直 到發(fā)送方收到完整a c k 所經(jīng)歷的時(shí)間 所有接收到這個(gè)c t s 的節(jié)點(diǎn)必須再次調(diào)整它們的 n a v 收到c t s 的節(jié)點(diǎn)集合和收到r t s 的節(jié)點(diǎn)集合不一定相同 因此 在發(fā)送方和接收方 的接收范圍內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)被通知 它們?cè)谠L問信道之前必須等待更長(zhǎng)的時(shí)間 最后 發(fā)送方在收到c t s 之后 等待s i f s 間隔發(fā)送數(shù)據(jù) 接收方在接收到數(shù)據(jù)幀之 后再等待s i f s 間隔 用a c k 幀進(jìn)行應(yīng)答 至此傳輸過程完成 這時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的n a v 表明 信道空閑 并準(zhǔn)備開始下一個(gè)傳輸周期 如圖2 6 所示 源主機(jī) d 仟i s il r 7 l 數(shù)據(jù)幀ir t s i 1 f s h lll ii 機(jī)l 二 倒 二 i 回 其它主 d t p s i j 避退 n a v 娜 l n a v c t s 圖2 6 帶r t s c t s 機(jī)制的d c f 工作過程 窗口 使用r t s c t s 機(jī)制的一個(gè)好處是 能夠快速的從碰撞中恢復(fù) 由于r t s 和c t s 都是很 短的幀 因此 在發(fā)送了r t s 之后 發(fā)送方只需等待較短的時(shí)間 就可以判定能否收到c t s 進(jìn)而判斷是否需要重傳 而在沒有該機(jī)制時(shí) 發(fā)送方必須至少等待傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)幀以及a c k 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章無線局域網(wǎng)i e e e8 0 2 1 1m a c 層協(xié)議 的時(shí)間 數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度通常是r t s c t s 幀長(zhǎng)的幾倍甚至幾十倍 使用r t s c t s 也有不利的因素 它可能會(huì)導(dǎo)致不可忽略的額外開銷 從而帶來帶寬的 浪費(fèi)和較高的延遲 因?yàn)槿绻麛?shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度較小 比如小于1 0 0 字節(jié) 傳輸r t s c t s 的開 銷會(huì)高于傳輸數(shù)據(jù)的開銷 造成吞吐率的下降 通信延遲的增加 因此 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一 個(gè)參數(shù) 稱為r t s 閾值 t h r e s h o l d 對(duì)于超過r t s 閾值長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)幀采用r t s c t s 機(jī)制 而對(duì)于沒有超出r t s 閾值長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)幀則只采用基本的不帶r t s c t s 的d c f 機(jī)制 2 2 2 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 p o f 上述d c f 分布式協(xié)調(diào)功能中 由于各s t a 在發(fā)送數(shù)據(jù)前需要對(duì)信道進(jìn)行爭(zhēng)用 因此d c f 無法對(duì)時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)提供q o s 保障 因此 8 0 2 1 1 協(xié)議定義了點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 p c f 來保 證s t a 以一定的優(yōu)先權(quán)接入到無線信道中 s t a 的優(yōu)先權(quán)由點(diǎn)協(xié)調(diào)器 p c 來協(xié)調(diào) 對(duì)于一個(gè)多區(qū)網(wǎng) p c 與a p 的功能可以由同 一主機(jī)來完成 b s s 內(nèi)的所有主機(jī)都要遵守p c f 媒體訪問規(guī)則 p c f 發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡却?時(shí)間間隔為p i f s p i f s 介于s i f s 和d i f s 之間 因而p c f 比d c f 的優(yōu)先級(jí)高 z 蜜盞相閉 競(jìng)爭(zhēng)期間 s i f s i f s sf sp i f s i f s j r 一r 一 r 1 巴 k i lc f 司id i d 2 a c k i0 3 i o 劑 l 曙l m lie n dip o l i u l u 2 u 4 a c ka c ka c k r h d r 4 山6 h 如魯 u x 圳1 l 厭面日 j 似 一 一 卜一 一 一 二 二二二二二 巫二二二二二二 il 圖 方式下幀的傳輸 的傳輸時(shí)間被劃分為重復(fù)的周期 即交替出現(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)周期 c p 和非競(jìng)爭(zhēng)周期 和隨后的一起組成超幀 在階段采用機(jī)制接入無線信道 在c p 階段則使用機(jī)制傳輸數(shù)據(jù) 超幀由信標(biāo)幀開始 信標(biāo)幀是一種管理幀 它 維持內(nèi)本地定時(shí)器的同步 并負(fù)責(zé)傳送協(xié)議相關(guān)的參數(shù) p c 周期性的產(chǎn)生信標(biāo)幀 下 一個(gè)信標(biāo)幀到來的時(shí)間被稱為目標(biāo)信標(biāo)幀傳輸時(shí)間 每個(gè)信標(biāo)幀中都攜帶該信息 1 2 墮室塑皇奎蘭堡主墮窒竺堂垡笙塞 蘭三皇歪垡星墊塑 蘭蘭蘭 絲 竺星塑堅(jiān) p c f 通過無競(jìng)爭(zhēng)輪詢表 c o n t e n t i o nf r e ep o l l i n gl i s t 來實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的輪詢 在無競(jìng)爭(zhēng) 輪詢表中存放所有c fa w a r e 主機(jī)的m a c 地址 當(dāng)該表非空時(shí) p c 應(yīng)在每一個(gè)c f p 時(shí)期輪 詢表中的下一個(gè)主機(jī) 如果在當(dāng)前c f p 期間p c 沒有足夠時(shí)間輪詢所有的c fa w a r e 主機(jī) 則會(huì)在下一個(gè)c f p 時(shí)期到來后 繼續(xù)對(duì)下一個(gè)主機(jī)的輪詢 每個(gè)s t a 被p c 輪詢后發(fā)送數(shù) 據(jù) 因而不會(huì)發(fā)生沖突 p c 通過發(fā)送c f p o l l 幀輪詢有數(shù)據(jù)要發(fā)送的s t a s t a 接收到輪詢幀以后給出確認(rèn) 若p c 在等待了一個(gè)p i f s 的時(shí)間后沒有收到s t a 的響應(yīng) 可以繼續(xù)輪詢其他的s t a 一直 到c f p 的結(jié)束 p c 通過發(fā)送一個(gè)特殊的控制幀c f e n d 來指示c f p 的結(jié)束 當(dāng)被輪詢的主 機(jī)有幀要發(fā)送時(shí) 它就在s i f s 之后發(fā)出該幀 這被稱為c f b u r s t 此時(shí)該主機(jī)忽略本機(jī) 的n a v 信息 而不是把它清零 若該主機(jī)發(fā)送的幀的目的地址不是p c 時(shí) 則數(shù)據(jù)幀的接 收和確認(rèn)都遵循d c f 規(guī)則 2 2 3ie e e8 0 2 1 1 協(xié)議o o s 的局限性 在8 0 2 1 1 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際使用中 p c f 很少使用 而是作為一個(gè)可選項(xiàng) 有些產(chǎn)品供應(yīng)商 并不提供p c f 功能 現(xiàn)有的a p 往往工作在d c f 方式下 這直接導(dǎo)致b s s 中的站點(diǎn)處于無 線媒體的隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)過程中 各種數(shù)據(jù)流獲得相同的服務(wù) 沒有任何優(yōu)先級(jí)之間的差別 1