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以无线接入点为中心的WLAN主动控制策略研究 【摘要】：无线局域网，特别是使用IEEE802.11标准的无线局域网，已经成为近年来网络技术领域的一个研究热点。通过实验以及对已有研究成果的分析，本文认为无线局域网的性能主要受到无线链路上发送冲突、传输错误和不完善的无线终端切换协议这三方面的影响，同时上层通信协议的不完善也使得无线局域网不能最大程度地发挥它的潜力。为了解决这些问题，根据无线局域网的特点，本文提出了以无线接入点为中心的WLAN主动控制策略。主动控制策略引入了信息采集方案，使得无线接入点能够完整地掌握无线链路上的发送情况，从而根据无线链路上竞争的激烈程度调整无线终端的竞争窗口，改变无线终端的发送概率，使无线链路上竞争的激烈程度朝着预期的目标发展，防止带宽的利用率下降。主动控制策略通过在无线接入点上对传输错误的发生情况进行实时建模，掌握传输错误的突发性等分布特征，动态地为无线终端选择合适的数据帧长度，降低传输错误对无线链路带宽利用率的负面影响。同时无线接入点主动探测周围干扰源的存在，并使用动态变化工作频道的方法来缓解或者避免干扰源对无线链路上数据传输的影响。主动控制策略对无线终端的运动趋势进行预测，在无线终端切换之前就判断出无线终端运动的方向和切换可能涉及到的无线接入点，并通知上游的路由器调整对该无线终端的报文转发速度。在切换发生的初期，通过向无线终端通告周围无线接入点工作频道的方法，加快无线终端搜寻新的无线接入点的时间，从而缩短切换过程所持续的时间。在切换发生的同时，通过无线接入点之间的报文中继以及路由器和多个无线接入点之间的报文并发，抑制甚至避免无线终端在切换过程中的报文丢失，降低对上层通信协议的影响。主动控制策略采取了两方面的措施来改进不完善的上层通讯协议，一方面无线接入点主动向无线终端提供局部网络信息，完善无线终端上端到端的拥塞控制机制；一方面无线接入点监测无线局域网内部处理能力的变化，对上游路由器的报文转发速度进行控制，防止因为流入无线网络的数据量过大而导致网络性能的恶化。在描述相关通信协议的报文格式和交互过程之后，本文通过网络模拟程序对主动控制策略的实施效果进行了初步的验证，实验结果表明主动控制策略在提高无线局域网MAC协议的带宽利用率、降低传输层协议在无线终端切换时的性能损失、以及完善传输层协议拥塞控制机制这三方面有一定的效果，达到了预期的目标。【关键词】：无线局域网主动控制策略无线接入点冲突控制传输错误切换拥塞控制 【学位授予单位】：华东师范大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2004 【分类号】：TN925 【目录】：摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-301.1选题的依据与意义11-131.2问题的提出13-151.3研究现状分析15-231.3.1对IEEE802.11标准接入方式的改进15-171.3.2对IEEE802.11标准QoS方面的改进17-191.3.3在TCPoverLossyLink方面的改进19-211.3.4对IEEE802.11终端切换方面的改进21-221.3.5对已有研究成果的小结22-231.4本文的研究思路23-251.4.1现有改进方案没有针对无线局域网的特点23-241.4.2改进方案应该进一步利用数据流的集中性24-251.5以无线接入点为中心的主动控制策略25-281.6论文组织结构28-30第二章冲突分析与控制30-542.1IEEE802.11接入方式分析30-332.1.1DCF和PCF接入方式的不足30-322.1.2EDCF接入方式的不足32-332.2接入方式改进方案的设计33-392.2.1改进方案的理论基础33-352.2.2改进方案的框架35-362.2.3改进方案中无线终端的退避过程36-382.2.4改进方案的优点38-392.3信息采集方案的设计39-432.3.1信息采集包含的内容40-412.3.2信息采集周期的自适应性41-422.3.3流量信息提取42-432.4采集信息的分析与反馈43-512.4.1无线接入点对传输错误和发送冲突的区分43-452.4.2采集信息的时间分析算法45-472.4.3竞争窗口的计算47-502.4.4RTS／CTS握手机制启用标准的动态设置50-512.5与已有标准的兼容性51-532.5.1与IEEE802.11标准的兼容性51-522.5.2与IEEE802.11e标准的兼容性522.5.3对IEEE802.11b+g共存问题的解决52-532.6小结53-54第三章传输错误处理与无线终端切换54-763.1IEEE802.11在传输错误处理以及抗干扰方面的不足54-563.1.1无线链路上的信号衰落与传输错误54-553.1.2IEEE802.11在传输错误处理和抗干扰