IEEE802.11e EDCA中竞争窗口的动态退避算法研究

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随着无线网络技术的不断发展,基于IEEE 802.11标准的无线局域网近年来得到了快速、广泛的应用。但由于各种新业务的相继出现,对网络性能有了更高的要求,不同业务在吞吐率、带宽、延时等方面有着不同的要求。EDCA(Enhanced Distributed Channel Access,增强分布式信道接入机制)是IEEE 802.11e任务组在IEEE802.11中DCF机制的基础上进行的QoS支持扩展,MAC级QoS增强的引入使得无线局域网可以开始较好地为语音业务和视频业务等提供具有优先级的支撑。但是由于网络状况的复杂性,EDCA中的静态参数设置并不能使系统性能实现最优,很多研究表明,在高负载状况下由于网络中有较高的冲突率,EDCA的性能表现并不如人意,而在低负载情况下又会造成空闲时隙的浪费。因此,对协议参数的自适应动态调整以保证不同网络负载情况下的协议性能成为当前研究的热点。其中,CW(Contention Window,竞争窗口)及其相关的退避机制对协议的性能有着重要影响,许多学者都在研究关于CW的自适应动态调整及退避算法的改进。例如,Lamia Romdhani提出的AEDCF(Adaptive EDCF,自适应EDCF),Younggoo Kwon提出的FCR(Fast Collision Resolution,快速碰撞解决机制),以及Mohammad Malli提出的AFEDCF(Adaptive Fair EDCF,自适应公平性EDCF机制)等。本文首先简要介绍IEEE 802.11e中EDCA机制的基本原理,描述其中CW及其相关的退避算法,然后分别介绍不同学者在AEDCF、FCR、AFEDCF等机制中所做的改进,并进行简单的分析比较。在此基础上,提出了一种基于竞争窗口的动态退避算法D-EDCA,根据每一更新周期内的网络平均冲突率将网络状态划分为三种:高负荷状态、中负荷状态和低负荷状态,在不同的状态下根据当前网络的特点,设置不同的竞争窗口取值范围并采取不同的退避算法,自适应动态调整竞争窗口的大小来提高EDCA的性能。通过不同场景下的仿真表明,D-EDCA可以提高吞吐率,减少语音和视频业务的延时,更好地适应动态变化的网络状况,提供进一步的QoS保证。
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