VoWLAN系统的MAC层改进机制

IEEE 802.11b的DCF接入方式是为无线数据业务提供接入而设计的,不能有效地支持诸如语音之类的实时业务。提出了两种改进的MAC层机制来提高无线局域网上传输语音（VoWLAN）的系统容量和有效性。分析和仿真结果表明,改进机制显著提高了系统容量,并保证了传输延迟、抖动和平均丢包率等服务质量（QoS）要求。     

IEEE 802.11无线局域网的TCP性能分析和改进

在分析IEEE 802.11无线局域网媒体接入控制（MAC）协议和传输控制协议（TCP）性能的基础上,提出了改进的MAC协议：BDCF.IEEE 802.11分布式协调功能（DCF）只支持前向数据传输,即数据帧只能由发送方传送到接收方.BDCF利用IEEE 802.11点协调功能（PCF）提供的数据帧格式,可以实现信息的双向传输,即收发双方相互交换数据帧.因此BDCF更适合传输面向连接的TCP业务.BDCF与IEEE 802.11完全兼容.仿真结果表明：BDCF可以提高网络吞吐量和降低数据帧的时延,理论分析结果基本准确.     

无线多媒体传感器网络并发传输性能建模及实验评估

针对无线多媒体传感器网络（wireless multimedia sensor network,WMSN）在多路视频并发传输性能方面缺乏定量化评估的问题,对WMSN的并发性能进行了建模分析与实验验证．首先利用排队论和概率论原理构造了一个基于IEEE 802.11的WMSN数据链路层延迟模型,为实验提供理论依据．而后实验测量了基于IEEE 802.11的WMSN在不同网络拓扑下,不同因素（如距离、跳数、并发视频数）对视频评价指标（延迟、抖动、信道利用率）的影响．理论及实验结果表明,IEEE 802.11协议仅能支持四路以下视频并发传输,不适合高并发视频传输,亟待开展WMSN专属协议及算法的研究．     

VoWLAN中基于TDMA的QoS机制的研究

针对无线局域网语音应用缺乏可靠服务质量的情况,提出了一种基于时分多址接入的服务质量新机制。该机制采用了IEEE802.15.3无线个域网的中心调度方式,使用时分多址接入机制控制节点接入信道。并在平均接入时延、时延抖动和分组丢失率三方面对IEEE802.11b、IEEE802.11e和新方案三者的性能进行了对比。仿真结果表明,IEEE802.11b性能最差,新机制的性能在平均接入时延和分组丢失率方面比IEEE802.11e分别改善了20%和50%左右。     

IEEE802.11e无线局域网中的接入延迟分析模型

IEEE802.11e标准为各个服务类别制定了不同的信道竞争参数数值,使得无线局域网具备了业务区分能力。标准中所提出的增强型分布式接入方式主要包括虚拟碰撞、节点回退、最小竞争窗口以及仲裁帧间隔等机制。本文建立三维离散马尔可夫模型分析队列在接入过程中的竞争行为,进而准确估计各个队列的接入延迟。仿真结果表明,该模型能够准确地描述资源竞争情况,接入延迟计算法方法可根据不同系统参数精确地计算接入延迟性能。     

无线局域网MAC机制对TCP性能的影响分析

通过分析和比较IEEE802.11无线局域网分别采用3种典型MAC机制时的TCP性能,深入研究了MAC机制对无线局域网中TCP性能的影响.仿真结果表明,由MAC机制所决定的信道冲突率、MAC帧丢失率、MAC帧传输时延抖动幅度和频率、网络吞吐量和公平性将直接影响无线局域网中TCP的吞吐量、公平性和稳定性.     

饱和状态下IEEE 802.11e EDCA机制的建模分析

建立了一个合适的IEEE 802.11e EDCA信道接入机制的数学分析模型。首先深入研究了IEEE 802.11e EDCA机制;在此基础上提出了一种新型的饱和状态下EDCA分析模型。该模型采用二维Markov链的分析方法,分别考虑了不同业务在进行退避时,检测到信道忙的概率以及不同业务退避到零,发送数据帧时发生冲突的概率在多业务竞争中产生的影响。进一步地,对该模型进行了延迟分析。数学分析和仿真实验的对比表明,该模型能够很好地描述IEEE 802.11e EDCA信道接入机制的MAC接入延迟。     

基于IEEE 802.11无线局域网的VoIP性能分析

对无线局域网的两种标准IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的差异进行了研究,后者在前者的基础上采用了正交频分复用(OFDM)技术,通过设计一个针对这两种标准的无线局域网上的VoIP性能测试的试验,使用Chariot网络工具进行仿真,对延迟、抖动、丢包率进行对比分析,结果表明IEEE 802.11g标准比IEEE 802.11b标准具有明显的性能优势.     

基于IEEE 802.11无线局域网的视频流接入控制

从理论上分析了基于IEEE802.11b无线局域网的UDP可用带宽,重点分析了视频码流数目N、视频帧率与视频帧的平均帧长度间的关系,给出了分析结果。在此基础上,说明了无线局域网上视频流接入控制机制的必要性。实验结果表明,其结果很好地反映了802.11无线局域网上视频码流传输的实际特性,为实现基于IEEE802.11无线局域网的视频流接入控制提供了依据。     

基于Fuzzy丢包区分的TCP拥塞控制算法

针对传统传输控制协议(TCP)应用于异构网络的局限性,在研究灰色关联度基础上,分析网络参数,提出一种基于往返延迟抖动积区分丢包的TCP-N算法.根据测得的往返延迟抖动积构建隶属函数,区分无线误码丢包和网络拥塞丢包,并依据隶属度进行相应的拥塞控制.仿真实验结果表明,与传统TCP协议相比,TCP-N算法在异构网络中能够较准确地区分无线误码丢包和网络拥塞丢包,提高带宽利用率和吞吐量.     

一种基于TCP控制报文的MAC层自适应算法

由于无线信道的特殊性,在WLAN应用中,TCP的传输性能会下降。提出依据TCP报文控制段采用不同的MAC传输参数的调整方案。该方案考虑到了802.11MAC参数的可调整性和TCP控制报文在传输流程的重要性,可有效提高控制报文在无线信道上传输能力,避免了由于信道访问冲突和拥塞而造成TCP性能下降的问题,从而提高TCP的传输效率。通过仿真验证了该方案的可行性。     

无线自组织网络中TCP稳定性的分析及改进

在无线自组织网络中,基于IEEE 802.11的TCP流存在严重的不稳定性,其原因与MAC协议、路由协议和TCP本身均有一定的关系,但最根本之处在于MAC协议的不公平性以及假的链路失效消息导致了不必要的耗时的路由发现过程.结合IEEE802.11的MAC协议和DSR路由协议,对这些原因进行了深入的理论分析和仿真实验,并提出了针对MAC协议和路由协议的改进算法.仿真结果证明,提出的改进算法不仅能基本上避免TCP流的不稳定性,还能够极大地提高TCP流的平均吞吐量.     

存在隐藏终端的IEEE 802.11e多跳无线网络模型分析*

首次将802.11e的接入机制放入多跳环境中进行仿真分析和定量研究。提出一种新的多跳环境下802.11e网络模型,结合M/G/1/K排队模型,定量分析在隐藏终端影响下802.11e网络的MAC层吞吐率、MAC时延和帧丢失率,研究802.11e在多跳环境下性能表现的内在原因。经过仿真实验结果与数值分析结果的对比,验证了分析模型的准确性;通过有（无）隐藏终端影响下MAC层性能的对比分析,指出了802.11e在多跳无线网络中支持QoS的局限性：受隐藏终端的影响,802.11e对不同接入等级的业务提供QoS区分的性能明显降级。因而有必要研究隐藏终端问题的解决方案,提高802.11e在多跳环境下的性能。     

存在隐藏终端的IEEE802.11e多跳无线网络模型分析

首次将802.11e的接入机制放入多跳环境中进行仿真分析和定量研究。提出一种新的多跳环境下802.11e网络模型,结合M/G/1/K排队模型,定量分析在隐藏终端影响下802.11e网络的MAC层吞吐率、MAC时延和帧丢失率,研究802.11e在多跳环境下性能表现的内在原因。经过仿真实验结果与数值分析结果的对比,验证了分析模型的准确性;通过有(无)隐藏终端影响下MAC层性能的对比分析,指出了802.11e在多跳无线网络中支持QoS的局限性:受隐藏终端的影响,802.11e对不同接入等级的业务提供QoS区分的性能明显降级。因而有必要研究隐藏终端问题的解决方案,提高802.11e在多跳环境下的性能。     

An accurate closed-form formula for the throughput of long-lived TCP connections in IEEE 802.11 WLANs

There is a vast literature on the performance modeling of the 802.11 MAC protocol, but the interplay between the TCP dynamics and the self-regulating behavior of the 802.11 CSMA/CA access method has not been sufficiently investigated. In addition, it has been observed that TCP stations in a WLAN are sporadically active due to the TCP flow control mechanisms. This makes traditional saturated models of the network capacity of 802.11 WLANs not very accurate. We presented a rigorous analytical model to calculate the distribution of the number of active TCP stations in a WLAN with multiple long-lived TCP flows [R. Bruno, M. Conti, E. Gregori, Performance modelling and measurements of TCP transfer throughput in 802.11-based WLAN, in: Proceedings of the IEEE MsWiM 2006, Torremolinos, Malaga, Spain, 2006, pp. 4–11, [1]]. Starting from this analysis, in this paper we derive a simple but accurate closed-form expression of the per-connection TCP throughout as a function of the average duration of collisions, the average backoff period and the TCP packet size. We validate this formula through performance tests carried out on a real WLAN. Then, we use our model to mathematically study the optimal minimum contention window size to maximize the TCP throughput. Our analytical results indicate that the initial window size specified in the 802.11b standard is about two times larger than the optimal one. However, we also show that the TCP throughput performance is not very sensitive to changes of the minimum contention window size, and that the TCP flows significantly underutilize the channel bandwidth also in the optimal MAC operating state.     

支持QoS的IEEE 802.11 EDCA性能研究

随着无线网络应用的不断发展,为了适应网络中不同类型业务的区分服务需要,IEEE 802.11工作组在IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function)的基础上推出了支持QoS的IEEE 802.11 EDCA协议.针对EDCA(enhanced distributed channel access)协议的优先级区分信道接入特性,提出了一种基于Markov链的协议性能模型分析方法.与已有文献不同,该模型分析同时包含了EDCA主要的3个关键区分信道接入机制:Wmin/Wmax,AIFS(arbitration inter-frame space),TXOP(transmission opportunity).通过模型分析,获得了EDCA协议各优先级接入的传输吞吐量、信道接入延迟、数据丢失率等性能分析.不仅分析了饱和情形下的EDCA性能,而且还对非饱和情形下的EDCA性能进行了分析.仿真验证结果表明,模型分析结果和仿真结果取得了很好的一致性.利用给出的模型分析方法,提出了一种基于TXOP动态调整的D-TXOP(dynamic TXOP)接纳控制算法.算法根据网络中业务流的QoS要求,在动态调整各优先级的TXOP参数设置的基础上,对网络中新到业务流进行接纳控制,达到提高网络的业务承载能力的目的.     

基于AR2524芯片的矿用摄像仪无线网络接口设计

针对部分煤矿现场有线敷设不方便、需要通过无线传输视频的需求,在网络摄像仪的平台上,基于AR2524芯片设计了摄像仪的无线网络接口。该无线网络接口采用基于IEEE802.11 b/g标准的传输协议,可通过矿用无线AP接入局域网中。测试结果表明,该无线网络接口能与无线监控分站实现无线连接并传输视频信号,传输距离远,图像清晰,视频流畅,满足了矿用视频传输的基本需求。     

基于FC-AE-ASM的IP业务传输方法的设计实现

随着FC-AE网络在高可靠性网络中的应用越来越广泛,在FC-AE网络上传输IP业务不仅拓宽了FC-AE网络的应用范围,而且能够实现FC-AE网络与以太网网络的融合.提出了基于FC-AE-ASM协议的IP业务传输方案,在支持FC-AE-ASM协议的HBA卡物理设备上,构建了一个虚拟网卡内核模块.本方案扩展了TCP/IP协议栈,在网络接入层下扩展了一个FC接口层,实现了FC-AE-ASM帧对以太网帧的封装和解封装.同时,利用FC网络底层流控机制,实现了IP业务在FC-AE网络上的高可靠性传输.通过实验组网测试可知,本方案在延时、带宽、抖动、丢包率等方面相对于商用千兆网卡都有较多的优势,在航空航天等应用场景具有重要的应用价值.     

IEEE802. 11无线局域网MAC机制性能比较

通过仿真实验,对分布式协调功能、快速冲突分解和新型自适应DCF 3种IEES02.11无线局域网媒体访问控制机制的性能进行了分析和比较.仿真结果表明,与分布式协调功能相比,快速冲突分解机制大幅提高了网络的吞吐量,但网络的时延抖动和公平性却更加恶化;新型自适应DCF机制对网络的时延抖动和公平性改善较为明显,对网络吞吐量也有所提高.