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无线局域网中服务质量保障机制的研究

作　者: 曲军青
导　师: 高仲合
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线局域网服务质量切换保障机制增强分布式协作模式 ONG
分类号: TN925.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)是20世纪90年代计算机网络技术与移动通信技术相结合的产物,在现实生活中得到广泛应用,满足了人们对于宽带无线接入网络的迫切要求。然而无线用户的增多也带来了服务质量(Quality of Service, QoS)问题。下一代无线网络环境越来越要求支持更广泛范围内的实时多媒体应用,并能满足人们在移动中随时随地访问因特网的需要。因此,如何保障无线局域网的服务质量是当前网络通信领域研究的热点问题。本文在分析当前WLAN对QoS的支持情况和IEEE802.11标准MAC协议的基础上,把无线局域网MAC层的QoS支持作为研究目标,并将研究重点放在了基于竞争的增强分布式协作机制和AP切换保障机制上。无线局域网服务质量保障机制对于增强数据传输的可靠性、减少资源争夺从而提高频带利用率、减少时延具有重要意义。本文首先针对增强分布式协作模式的信道访问机制进行研究,提出其信道访问机制属于p-坚持CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Carrier Avoidance),并对P值进行了详细的理论分析和推导。从理论上得出节点成功访问信道概率的最优值为n-1,指出某节点在从1到[en]的任何时隙内都不成功的概率以独立于n的常数e-1为上界,在t=2[en]ln n个时隙内,所有节点以不小于1-n-1的概率至少成功访问信道一次。通过得出某个节点和所有节点成功访问信道的概率,为进一步研究无线局域网QoS保障机制提供充分的理论依据。其次,在WLAN的扩展服务集模式下,当节点有多个AP可选时,由于某AP信号强度过大接入该AP设备的用户较多,从而造成了网络流量负载过重问题。针对此问题,采用在终端重连接过程中同时考虑各个AP信号强度和信道实际利用率的方法,提出AP切换保障机制,根据负载均衡AP来最大限度的利用链路资源。并在此基础之上,对邻居图重连接算法进行改进,提出ONG(Optimized Neighbors Graph)算法。最后,通过对邻居图重连接算法和ONG算法进行实验仿真,根据对二者实验数据的分析比较,得出ONG算法能较好的减少时延,增加系统吞吐量,从而保障了无线局域网的服务质量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-12
  1.1 论文研究背景及现状  9-10
  1.2 论文的研究内容及意义  10-11
  1.3 论文的组织结构  11-12
第二章无线局域网服务质量保障机制相关研究  12-21
  2.1 无线局域网架构  12
  2.2 无线局域网服务质量定义及存在问题  12-13
    2.2.1 无线局域网服务质量定义  12-13
    2.2.2 无线局域网中存在的主要问题  13
  2.3 WLAN QoS保障的主要技术  13-14
    2.3.1 退避算法  13-14
    2.3.2 区分帧间隔  14
    2.3.3 竞争窗口  14
    2.3.4 最大帧长度  14
  2.4 无线局域网QoS保障机制  14-18
    2.4.1 传统的无线局域网QoS机制  14-15
    2.4.2 过渡的无线局域网QoS标准WMM  15-16
    2.4.3 传统WLAN QoS保障机制的不足  16
    2.4.4 支持QoS保障机制的IEEE 802.11 e协议  16-18
  2.5 WLAN中QoS保障机制的分类  18-20
    2.5.1 区分服务机制  18
    2.5.2 物理层的链路适应机制  18-19
    2.5.3 MAC层的资源预留与允入控制  19
    2.5.4 IEEE802.11参数调节  19
    2.5.5 AP切换保障机制  19-20
  2.6 总结  20-21
第三章 EDCF信道访问机制:P值的理论分析与推导  21-30
  3.1 DCF与EDCF分析比较  21-22
  3.2 CSMA系列协议介绍  22-24
    3.2.1 非坚持CSMA  23
    3.2.2 l-坚持CSMA方式  23
    3.2.3 p-坚持CSMA  23-24
  3.3 CSMA/CA与CSMA/CD协议的区别  24-26
  3.4 P-坚持CSMA/CA算法的提出及接入过程  26-27
    3.4.1 P-坚持CSM-CA算法的提出  26
    3.4.2 P-坚持CSMA/CA算法的接入过程  26-27
  3.5 P值的理论分析  27-29
    3.5.1 p值推导  27-28
    3.5.2 特定节点成功访问的概率  28-29
    3.5.3 所有节点成功访问的概率  29
  3.6 总结  29-30
第四章 AP切换保障机制:对邻居图重连接算法的改进  30-42
  4.1 AP切换保障机制的定义及切换原因  30-31
    4.1.1 AP切换保障机制定义  30
    4.1.2 AP切换原因  30-31
  4.2 AP邻居图相关介绍  31-34
    4.2.1 AP邻居图简介  31-32
    4.2.2 AP邻居图创建方法  32-33
    4.2.3 AP邻居图算法原理  33-34
  4.3 ONG算法的设计  34-36
    4.3.1 AP邻居图重连接标准的提出  34-35
    4.3.2 ONG算法基本思想及其描述  35-36
  4.4 ONG算法的仿真实现  36-41
    4.4.1 NS2简介  36-37
    4.4.2 ONG算法仿真  37-41
  4.5 总结  41-42
第五章论文总结与展望  42-43
参考文献  43-45
攻读学位期间发表的学术论文  45-46
致谢  46

无线局域网中服务质量保障机制的研究

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