因特網與無線局域網若干模型與關鍵算法研究.pdf

1、本文圍繞用戶通過無線局域網與Internet中的服務器通信中若干關鍵問題進行模型和算法研究，貢獻及創(chuàng)新點包括以下幾個方面：
　　 1.802.11無線局域網MAC層的有限負載模型。首先，用戶通過無線局域網與Internet服務器相連，無線局域網的性能直接關系到用戶與服務器通信的性能。無線局域網的MAC層協議對于無線局域網的性能發(fā)揮著重要作用。我們提出了一種有限負載條件下802.11 MAC層協議的數學模型，該模型利用二維Mark

2、ov鏈分析了802.11無線局域網節(jié)點的退避過程及空閑等待過程，通過求解Markov模型的穩(wěn)態(tài)概率，計算出802.11無線局域網MAC的吞吐量，并得出802.11 WLAN MAC層接入延時。我們根據模型結果，首次提出了802.11MAC在飽和與非飽和臨界條件下的不穩(wěn)定問題，并通過仿真驗證了分析結果。
　　 2.多跳無線局域網的MAC層優(yōu)化協議。當前的單跳無線局域網存在著覆蓋范圍小等問題，目前IEEE802.11s工作組正在制定

3、一種多跳的Mesh WLAN標準，因此多跳的802.11無線局域網是無線局域網研究的前沿課題。本文分析了多跳IEEE802.11網絡的節(jié)點傳輸失敗原因的非對稱性(即節(jié)點在不同傳輸方向上的導致傳輸失敗原因不相同的特性)，針對已有的802.11 MAC采用相同的失敗重傳機制存在的問題，提出在多跳IEEE802.11MAC協議中對于不同的傳輸方向采用非對稱的退避機制，進而提出了MAC層優(yōu)化協議DCF-CD。DCF-CD主要思想是：根據對節(jié)點傳

4、輸失敗概率和退避過程中時隙繁忙概率的估計，在節(jié)點進行傳輸失敗重傳時以計算得到的概率增大退避時間，通過提高多跳802.11網絡中信道空間復用能力，來提高網絡的整體吞吐能力。本文提出的優(yōu)化協議不需要對物理層提供額外要求，降低了該優(yōu)化協議實現的復雜度。
　　 3.Internet路由器主動隊列管理模型與算法研究。用戶與服務器在Internet上通信的關鍵問題是Internet擁塞控制，路由器主動隊列管理是Internet擁塞控制的重要

5、機制。本文中，我們根據TCP/AQM流體模型的分析提出了TCP/AQM系統穩(wěn)定的充分條件。流體模型存在著不足，我們利用2-D Markov鏈提出了一種新的TCP/AQM時延閉環(huán)反饋模型，它不僅能有效地分析TCP發(fā)送窗口、路由器隊列長度(排隊時延)及路由器丟包率的平均值，還能通過Markov鏈的求解得到TCP/AQM系統重要參數的穩(wěn)態(tài)分布。對于TCP-UDP混合流，本文研究了路由器TCP與UDP區(qū)分服務的隊列機制，并將TCP/AQM Ma

6、rkov模型擴展為TCP-UDP/AQM模型，以分析UDP流對TCP/AQM系統的影響；同時我們提出了一種在單一隊列中區(qū)分不同優(yōu)先級UDP流的區(qū)分服務的主動隊列管理算法，它能夠通過對隊列狀態(tài)的估計調整丟包策略以減少UDP流的丟包率。
　　 4.用戶行為與流量模型和服務器參數優(yōu)化算法。影響用戶與服務器通信性能的另一關鍵問題是服務器擁塞控制。我們提出了用戶行為與服務器消息流量的數學模型。我們根據對用戶隨時間行為變化的分析，提出了一種

7、用戶狀態(tài)轉移模型，根據用戶行為與服務器消息流量的關系以及系統消息相互之間的關系，提出了服務器的流量模型。根據該模型可以估計到達服務器的消息流量，以用于設計服務器容量以及預測服務器潛在的擁塞風險。此外，我們分析了服務器中一種特殊消息隊列QCVBA(集束式到達服務器帶休假隊列)的模型，并根據模型分析的結果提出了一種服務器的參數的優(yōu)化算法。利用該算法，服務器能夠在滿足消息隊列的QoS要求的前提下，獲得最長的休假時間處理其它事務，從而提高服務器