無線局域網(wǎng)接入機制的穩(wěn)定性分析和優(yōu)化
發(fā)布時間:2017-08-18 08:02
本文關(guān)鍵詞:無線局域網(wǎng)接入機制的穩(wěn)定性分析和優(yōu)化
更多相關(guān)文章: 無線局域網(wǎng) IEEE 802.11 OPNET仿真 TDM OPENWRT
【摘要】:在社會信息化發(fā)展的推動下,無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢日趨明顯,已經(jīng)覆蓋了校園、商場、車站、機場、辦公場所等人們?nèi)粘;顒臃秶。支持無線局域網(wǎng)的設(shè)備已經(jīng)成為智能手機、PAD等數(shù)字設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置。近年來,隨著無線技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,無線局域網(wǎng)的應(yīng)用不斷擴展,從一般的社交應(yīng)用逐漸延伸到特殊的專用領(lǐng)域,例如智慧交通、工業(yè)控制、車載網(wǎng)絡(luò)等各個方面,人們享受著無線局域網(wǎng)帶來的便捷和好處。在無線局域網(wǎng)中,IEEE 802.11協(xié)議定義了WIFI的物理層和MAC(介質(zhì)訪問控制)層,用于在不可靠的媒介下,提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。IEEE 802.11 MAC層的協(xié)議主要采DCF(分布式協(xié)調(diào)功能)機制,它是基于CSMA/C A(載波監(jiān)聽/沖突避免)與虛擬載波偵聽相結(jié)合協(xié)議機制,并通過二進(jìn)制指數(shù)退避算法來實現(xiàn)不同節(jié)點的訪問控制。研究和實際情況表明,對于具有大量數(shù)字設(shè)備和無線接入器(AP)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),由于無線鏈路的可靠性受到諸多因素的影響,進(jìn)而DCF協(xié)議的不穩(wěn)定性難以滿足網(wǎng)絡(luò)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。為了解決無線局域網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头(wěn)定性問題,本文從MAC層和應(yīng)用層兩個方面進(jìn)行改進(jìn)。首先對MAC層的協(xié)議進(jìn)行深入的研究,提出了一個改進(jìn)的MAC層協(xié)議。然后在應(yīng)用層面實現(xiàn)了一個基于TDM(時分復(fù)用)模式的網(wǎng)絡(luò)接入方式,避免了接入設(shè)備的過度信道競爭,和ACK信號不能及時接收的問題。論文的主要工作有:(1)針對IEEE802.11DCF的CSMA/CA機制的競爭窗口調(diào)整策略,提出了一種退避算法(HBDCF)。算法利用了TCP擁塞控制的機制,發(fā)送失敗時,競爭窗口采用先指數(shù)增長,達(dá)到閾值后線性增長;發(fā)送成功次數(shù)達(dá)到函數(shù)值時,競爭窗口采用先線性遞減,后指數(shù)遞減的方式。該協(xié)議能夠有效地降低DCF碰撞概率和網(wǎng)絡(luò)延時,提高系統(tǒng)的性能。(2)為了驗證HBDCF算法的性能,建立了一個二維Markov chain模型對協(xié)議進(jìn)行理論分析,并且通過OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真工具對HBDCF算法的碰撞概率、吞吐量和網(wǎng)絡(luò)延時進(jìn)行了仿真研究。(3)在網(wǎng)絡(luò)層,提出了一種TDM模式的網(wǎng)絡(luò)接入機制。利用OpenWrt開源嵌入式操作,在RT5350硬件平臺上,實現(xiàn)了該算法。把算法應(yīng)用于招生考試系統(tǒng),對系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行了測試,驗證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。
【關(guān)鍵詞】:無線局域網(wǎng) IEEE 802.11 OPNET仿真 TDM OPENWRT
【學(xué)位授予單位】:華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:TN925.93
【目錄】:
- 摘要5-7
- Abstract7-12
- 第一章 緒論12-17
- 1.1 課題研究背景和來源12-14
- 1.2 課題研究意義14
- 1.3 論文主要工作及組織結(jié)構(gòu)14-17
- 1.3.1 論文主要工作14-15
- 1.3.2 論文組織結(jié)構(gòu)15-17
- 第二章 無線局域網(wǎng)可靠性分析17-21
- 2.1 無線招生考試系統(tǒng)簡介17-18
- 2.2 系統(tǒng)存在問題原因分析18-20
- 2.2.1 無線終端接入網(wǎng)絡(luò)過程分析18-19
- 2.2.2 原因分析19-20
- 2.3 本章小結(jié)20-21
- 第三章 IEEE802.11MAC層協(xié)議和TDM模式分析21-35
- 3.1 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)簡介21-24
- 3.1.1 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)系列21-22
- 3.1.2 IEEE802.11拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)22-24
- 3.2 IEEE802.11MAC層協(xié)議概述24-27
- 3.2.1 IEEE802.11MAC幀格式25-26
- 3.2.2 IEEE802.11MAC幀間間隔26-27
- 3.3 IEEE802.11MAC層DCF工作原理27-32
- 3.3.1 CSMA/CA接入機制27-28
- 3.3.2 二進(jìn)制指數(shù)退避BEB28-30
- 3.3.3 DCF信道接入模式30-32
- 3.4 TDM模式工作原理32-34
- 3.4.1 TDM原理32-33
- 3.4.2 MAC層TDM協(xié)議研究33-34
- 3.5 本章小結(jié)34-35
- 第四章 IEEE802.11DCF退避算法分析及優(yōu)化35-52
- 4.1 IEEE802.11MAC國內(nèi)外研究現(xiàn)狀35-37
- 4.1.1 IEEE802.11MAC層性能分析的研究現(xiàn)狀35-36
- 4.1.2 IEEE802.11MAC層退避機制優(yōu)化的研究現(xiàn)狀36-37
- 4.2 算法設(shè)計思想及理論模型介紹37-44
- 4.2.1 HBDCF算法設(shè)計思想介紹37-39
- 4.2.2 Markov Chain模型分析39-43
- 4.2.3 飽和吞吐量的計算43-44
- 4.3 HBDCF算法的理論計算和仿真分析44-50
- 4.3.1 碰撞概率理論仿真分析44-45
- 4.3.2 OPNET仿真機制45-47
- 4.3.3 OPNET仿真分析47-50
- 4.4 本章小結(jié)50-52
- 第五章 基于OPENWRT的TDM模式實現(xiàn)52-66
- 5.1 路由器平臺介紹52-55
- 5.1.1 硬件設(shè)備介紹52-53
- 5.1.2 OpenWrt操作系統(tǒng)介紹53-55
- 5.2 基于TDM模式的招生考試系統(tǒng)實現(xiàn)55-60
- 5.2.1 路由器實現(xiàn)57-59
- 5.2.2 安卓端App實現(xiàn)59-60
- 5.3 系統(tǒng)測試實驗及結(jié)果分析60-65
- 5.3.1 實驗環(huán)境60-61
- 5.3.2 無線組網(wǎng)功能測試61-64
- 5.3.3 系統(tǒng)性能測試64-65
- 5.4 本章小結(jié)65-66
- 第六章 總結(jié)與展望66-68
- 6.1 論文總結(jié)66
- 6.2 論文展望66-68
- 參考文獻(xiàn)68-73
- 致謝73-74
【參考文獻(xiàn)】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條
1 梁歡;趙凱瑞;蘭其龍;楊鑫;魏紫陽;周月明;;TDMA原理在機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];計算機科學(xué);2013年S2期
2 鐘萍;施海彬;莊玉祥;石江宏;陳輝煌;;IEEE 802.11 DCF協(xié)議性能分析模型[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報;2013年01期
3 李U,
本文編號:693455
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