下一代无线局域网EDCA关键技术研究

摘要

随着智能无线终端的迅速普及以及实时类业务的新兴，如何保证时延敏感类业务的服务质量成为WLAN发展的关键。传统的无线局域网标准均以提升吞吐量为主要演进目标，在用户密集环境下，MAC层基于CSMA/CA的公平接入机制使得冲突加剧。随着下一代WLAN802.11 ax标准项目的启动，标志着未来研究重点将放在如何改善小区平均区域吞吐量以及如何提供更好的用户体验上，而增强型分布式信道接入EDCA为保障业务服务质量提供了很好的解决方案，IEEE802.11ax标准工作组提案中已将EDCA作为关键技术应用在下一代无线局域网中。
　　本论文依托国家科技重大专项“下一代WLAN关键技术研究、标准化与原型系统研发”，该项目的研究进程与国际标准IEEE802.11ax的标准化进程同步，项目的研究目标是让我国在下一代无线局域网标准中形成具有自主知识产权的核心竞争力，引领国际标准的进展。
　　本文的研究工作以及创新点如下：
　　针对现有无线局域网MAC层多址接入协议存在的关键问题，分析了EDCA机制如何保障各类业务的服务质量以及低速率用户对小区性能的影响。综合考虑协议流程以及各项信道竞争参数的影响，基于三维马尔科夫链建立了 EDCA性能分析模型，该模型可用于描述业务量变化时网络性能情况以及AIFS参数、竞争窗口参数对吞吐量等性能指标的影响。通过仿真验证了各项 QoS参数在服务质量方面提供的保障，理论分析结果为EDCA机制在下一代无线局域网中的应用提供理论依据与指导。
　　基于EDCA机制优势设计了限制低速率用户接入的自组织EDCA方案，当小区内有多个站点应用WLAN进行数据传输时，由于网络干扰环境以及路径损耗不同使得小区内存在低速率用户，本方案依据网络状况自适应配置不同速率站点的优先级参数，将小区性能维持在较高水平，仿真结果表明该方案改善了存在低速率站点时小区的平均区域吞吐量以及平均时延性能，有效保障用户良好体验。最后，基于EDK软件设计了限制低速率用户接入的MAC层协议方案，通过搭建WARP软硬件演示平台，实验验证了方案的有效性以及可行性。

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第一章绪 论

1.1本文研究背景

1.2 WLAN研究现状

1.3本文研究意义

1.4本文主要研究内容

第二章无线局域网QoS保障关键性问题分析与研究

2.1无线局域网QoS保障局限性分析

2.2 802.11e提供可靠QoS保障分析

2.3 WLAN低速率用户对整体性能影响分析

2.4本章小结

第三章802.11e EDCA以及QoS参数性能分析

3.1马尔可夫链分析原理

3.2 EDCA理论分析模型考虑因素

3.3 EDCA三维马尔科夫链分析模型

3.4 EDCA参数性能仿真及分析

3.5 本章小结

第四章限制低速率用户接入的自组织EDCA方案

4.1限制低速率用户接入方案应用场景及实现

4.2限制低速率用户接入方案协议性能仿真

4.3接入方案MAC层结构以及Beacon帧设计

4.4验证平台方案设计

4.5验证接入控制方案可行性实验

4.6本章小结

第五章结论和展望

5.1研究总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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