傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)（wireless local area network,WLAN）標準IEEE 802.11采用載波偵聽/沖突避免機制,允許單個用戶競爭信道接入。而即將到來的下一代WLAN標準IEEE 802.11ax,將正交頻分多址（orthogonal frequency division multiple access,OFDMA）技術(shù)和隨機接入相結(jié)合,在上行傳輸中可以采用上行OFDMA隨機接入（uplink OFDMA random access,UORA）技術(shù),允許多個用戶同時隨機接入信道傳輸數(shù)據(jù),因此提高了網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。雖然IEEE 802.11ax中的UORA技術(shù)具有信令開銷小的優(yōu)點,但是當用戶數(shù)較多的時候,隨機接入的沖突增加會導致網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降。因此,提出一種分組UORA的接入方法,無線接入點（access point,AP）作為中心調(diào)度節(jié)點對用戶和資源進行分組,為不同組的用戶和資源設(shè)置不同的標簽,用戶只能隨機接入具有相同標簽的資源。通過建立數(shù)學模型和仿真的方法,驗證了分組UORA方法的有效性。分組UORA方法的網(wǎng)絡(luò)吞吐量較IEEE 802.11ax中的原始UOR... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學學報. 2020,38(01)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

圖2 分組UORA接入示意圖

如圖1所示,20 MHz帶寬被分為5個RU,分別為RU1～RU5。網(wǎng)絡(luò)中共有5個STA,采用UORA的方式接入信道。圖1所示的接入流程如下:①AP經(jīng)過載波偵聽和退避過程來競爭信道使用權(quán),AP首先發(fā)送TF幀,在TF幀內(nèi)部設(shè)置所有RU的AID12域為0,代表它們可以用于隨機接入。隨機接入的STA1～STA5的OBO初始值分別為3,8,4,2和2。②收到TF幀后,執(zhí)行OBO退避,將自己的OBO減去5。③在RU傳輸階段,STA隨機選擇一個RU進行接入,STA1和STA5分別選擇RU4和RU2接入傳輸,STA2由于OBO未退避到0不接入,STA3和STA4選擇了相同的RU1傳輸發(fā)生沖突,傳輸失敗。傳輸成功的STA1和STA5重新在最小競爭窗內(nèi)隨機選擇OBO值為13和3。STA3和STA4由于發(fā)生了沖突,競爭窗加倍至32,分別隨機選擇OBO值為26和17后繼續(xù)退避。④第2個傳輸階段,STA2和STA5的OBO退避到0,隨機接入RU1和RU3,而STA1、STA3和STA4由于未退避到0,則保持OBO等待下一次的接入機會。1.2 分組UORA協(xié)議設(shè)計

圖5和圖6分別為資源數(shù)為24和36的情況下,不同用戶數(shù)隨著分組個數(shù)增多情況下的網(wǎng)絡(luò)吞吐量,從圖3至6中可以看出:①無論是不分組還是分組,吞吐量都隨著用戶個數(shù)的增多先快速上升后緩慢下降;②分組UORA的分組網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著組的個數(shù)增加而增加,也就是說分組會提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率;③用戶數(shù)較少的時候分組吞吐量增幅比較大。首先吞吐量隨用戶增多先快速上升后緩慢下降的原因是:當用戶數(shù)較少的時候,隨著用戶數(shù)的增多,資源被更多的用戶頻繁接入,RU資源的利用率增大;但是隨著用戶數(shù)的持續(xù)增大,沖突加劇,所以當用戶數(shù)較多的時候,吞吐量下降。UORA使用了退避窗沖突加倍的功能,一旦用戶增多沖突加劇,退避窗加倍能夠?qū)⑴鲎蚕∈杌?從而使吞吐量不會下降過快。其次吞吐量隨著分組數(shù)增多而增大的原因是:當分組數(shù)增多的時候,由于每個組內(nèi)用戶數(shù)減少,分組后沖突概率降低,發(fā)送概率提高。本文提出的分組UORA接入技術(shù)將部分有序性引入到了無序的UORA接入技術(shù)中,接入效率得到了增強,吞吐量得到了提高。


本文編號：3358506