03-电路与系统学报-ADCF_IEEE802_11DCF协议的自适应简便算法.pdfVIP

第 8 卷 第 4 期 电路与系统学报 Vol.8 No.4 2003 年 8 月????? ?? ? JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS ???? August， 2003 文章编号：1007-0249 (2003) 04-0100-03 ADCF：IEEE 802.11 DCF 协议的自适应简便算法* 赵力强， 樊昌信 （西安电子科技大学 综合业务网国家重点实验室，陕西 西安 710071） 摘要：本文提出了一种自适应型 IEEE 802.11 DCF 协议：ADCF。该协议根据网络规模的变化，动态调节 RTS/CTS 机制的门限值，优化系统性能。在分析 DCF 协议的基础上，本文给出了一种估算网络规模的简便算法。仿真结果 表明，该算法计算准确快捷。 关键词：无线局域网；DCF；RTS/CTS；ADCF 中图分类号：TN915.9 文献标识码：A 1 引??? Internet 和移动通信的迅速发展和日益融合，促成了无线局域网（WLAN）技术的飞速发展。 WLAN 可以同时满足人们对高速率传输和个人移动性的要求，因此，得到了广泛应用。IEEE 802.11 DCF 协议是目前最具影响力的 WLAN 标准[1] 。文献[2]建立了一个 DCF 协议的饱和吞吐量分析模型， 分析了基本访问机制和 RTS/CTS 机制的性能；文献[3]根据此模型，分析了 RTS/CTS 的门限效应。 二者都指出采用混合机制时，系统性能最佳，但未能指出实现混合机制时如何合理地设置 RTS/CTS 的门限值。本文提出的 ADCF 协议可以自适应地调节 RTS/CTS 机制的门限值，优化系统性能。 2 DCF 协议 当使用无线传输媒体时，主机无法检测碰撞的发生，因此，IEEE 802.11 采用载波监测/冲突避 免（CSMA/CA）协议：当监测到信道空闲期间大于某一帧间隔后立即开始发送帧；否则延迟接入直 至监测到需要的帧间隔，然后选择“退避时延”方式进入退避；退避结束后重新开始上述过程。退 避时间为 Random ′ aSlotTime。其中，Random 是 0~CW 的随机整数；CW 是竞争窗口参数：在帧的 第一次传输时，CW 等于最小竞争窗口 CWmin，每次重传，CW 增加一倍，直到最大竞争窗口 CWmax。 aSlotTime 表示总传播时延。 DCF 支持两种帧传输方式：基本访问机制和 RTS/CTS 机制[1]。基本访问机制属于两次握手机制， 当接收方正确地接收帧后，会立即发送确认帧，发送方收到该确认帧，就知道该帧已成功发送。 RTS/CTS 机制属于四次握手机制，发送方在发送数据帧之前，首先发送一个 RTS 帧来预约信道，接 收方发回一个 CTS 帧，之后开始进行数据帧的发送和 ACK 确认。RTS/CTS 机制可以解决发送长帧 时易发生碰撞从而导致信道利用率急剧下降的问题和“隐藏终端”问题。但是，交换 RTS/CTS 帧， 增加了网络开销，尤其是当数据帧较短时，信道利用率较低。 3 自适应 DCF 协议：ADCF RTS/CTS 机制存在门限效应：数据帧的有效载荷低于某个门限值时，基本访问机制的饱和吞吐 量优于 RTS/CTS 机制；数据帧的有效载荷高于该门限值后，RTS/CTS 机制的饱和吞吐量优于基本访 问机制。分