無(wú)線局域網(wǎng)多址接入技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)已被證明是當(dāng)前最有效的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)形式之一，以其高速、安全、方便的特性受到用戶(hù)及研究者的青睞。但隨著多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用，語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)以指數(shù)倍增長(zhǎng)，受限的帶寬和頻段已經(jīng)成為應(yīng)用的瓶頸，由此必須采用其它關(guān)鍵技術(shù)，如智能天線技術(shù)開(kāi)發(fā)下一代無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)。 本文結(jié)合智能天線技術(shù)與無(wú)線局域網(wǎng)的研究進(jìn)展，主要針對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)的多址接入技術(shù)進(jìn)行了深入研究，主要內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下： 1.在深入研究IEEE802.1

2、1MAC協(xié)議性能的基礎(chǔ)上，提出了一種基于IEEE802.11的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)綜合傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由分布協(xié)調(diào)功能(DCF)傳送，語(yǔ)音業(yè)務(wù)由點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF)傳送。通過(guò)仿真，評(píng)估了協(xié)議參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)量和平均MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)時(shí)延的影響，確定在一定數(shù)據(jù)通過(guò)量前提下IEEE802.11能支持的最大語(yǔ)音用戶(hù)個(gè)數(shù)。特別地，語(yǔ)音業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延抖動(dòng)敏感，指出了影響其抖動(dòng)性能的主要因素。數(shù)值結(jié)果表明，合理選擇參數(shù)對(duì)性能影響至關(guān)重要，IEEE8

3、02.11性能必須在語(yǔ)音站點(diǎn)數(shù)量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過(guò)量之間進(jìn)行折衷。 2.考慮網(wǎng)絡(luò)中語(yǔ)音站點(diǎn)數(shù)量隨時(shí)可能變化，提出了一種IEEE802.11支持語(yǔ)音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的自適應(yīng)傳輸協(xié)議，優(yōu)先傳輸語(yǔ)音業(yè)務(wù)，在滿(mǎn)足語(yǔ)音業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的前提下，盡力提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸性能。仿真結(jié)果表明，在滿(mǎn)足語(yǔ)音業(yè)務(wù)最大允許時(shí)延的前提下，自適應(yīng)傳輸協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音站點(diǎn)數(shù)量對(duì)主要協(xié)議參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、合理地調(diào)整，可以提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸性能，效果優(yōu)于協(xié)議參數(shù)固定時(shí)的情況，包

4、括PCF的極限性能，從而增加網(wǎng)絡(luò)容量。特別地，該自適應(yīng)傳輸協(xié)議不需要改動(dòng)原始協(xié)議本身，完全兼容現(xiàn)有的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，易于實(shí)現(xiàn)。 3.WLAN中應(yīng)用智能天線后AP必須知道用戶(hù)站點(diǎn)的空間特征才能與其進(jìn)行通信，基于此，提出了一種準(zhǔn)確概率推導(dǎo)的方法詳細(xì)分析了用戶(hù)站點(diǎn)空間特征檢測(cè)算法的性能，包括基于競(jìng)爭(zhēng)和非競(jìng)爭(zhēng)的輪詢(xún)算法，得到最佳協(xié)議參數(shù)，在此基礎(chǔ)上評(píng)估了AP檢測(cè)出包括其廣播范圍外部用戶(hù)的全部用戶(hù)空間特征的時(shí)延性能，并通過(guò)仿

5、真驗(yàn)證了理論分析的正確性?？紤]到檢測(cè)AP廣播范圍外部的用戶(hù)，比較了四種不同檢測(cè)算法的性能，結(jié)果表明，AP對(duì)廣播范圍內(nèi)的用戶(hù)通過(guò)全向模式采用非競(jìng)爭(zhēng)的輪詢(xún)，對(duì)廣播范圍外的用戶(hù)通過(guò)定向模式采用基于競(jìng)爭(zhēng)的輪詢(xún)，可以更快速地檢測(cè)出全部用戶(hù)站點(diǎn)的空間特征，在各種情況下都顯示出比較優(yōu)越的性能。 4.針對(duì)使用智能天線可以擴(kuò)展WLAN無(wú)線覆蓋范圍，提出了一種在WLAN中有效支持智能天線應(yīng)用的MAC協(xié)議，采用非競(jìng)爭(zhēng)期和競(jìng)爭(zhēng)期結(jié)合的超幀結(jié)構(gòu)，區(qū)別對(duì)待

6、AP廣播范圍內(nèi)部、外部的用戶(hù)，時(shí)間上分為全向傳輸期和定向傳輸期，AP對(duì)廣播范圍內(nèi)的用戶(hù)通過(guò)全向模式采用非競(jìng)爭(zhēng)的輪詢(xún)、對(duì)廣播范圍外的用戶(hù)通過(guò)波束形成模式采用基于競(jìng)爭(zhēng)的方法分別進(jìn)行通信。評(píng)估的性能指標(biāo)為分組的平均時(shí)延、平均時(shí)延抖動(dòng)和通過(guò)量，仔細(xì)研究了各個(gè)協(xié)議參數(shù)的最佳取值，并且和其它三種接入?yún)f(xié)議進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，所提出的協(xié)議性能穩(wěn)定，通過(guò)選擇合適的協(xié)議參數(shù)，可以有效擴(kuò)大WLAN的無(wú)線覆蓋范圍，支持AP和其廣播范圍外部的用戶(hù)進(jìn)行通信，