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无线局域网(WLAN)是采用无线传输介质的计算机局域网。它成本低,灵活性、移动性强,吞吐量高,通信可靠,尤其适用于不适合布线的场合,应用范围非常广泛。无线局域网具有潜在的巨大商机,而且正在不断显现出来。
无线局域网中,尤其在单信道条件下,所有移动节点共享一个无线信道,信道资源非常有限,因而需要一个有效的MAC(Medium Access Control,介质访问控制)协议来协调各个节点对信道的访问。没有MAC协议的协调,多个节点就可能同时在无线信道上传送数据,从而导致碰撞的发生。
IEEE802.11MAC协议中的DCF(Distributed Coordination Function,分布式协调功能)接入方式是通过BEB(Binary Exponential Backoff,二元指数退避)算法来实现不同节点的异步自适应接入。研究表明,BEB算法在节点较多的情况下,信道接入公平性和系统吞吐量均明显恶化,从而影响了对有限信道资源的充分利用。本文在建模的基础上进行退避算法改进,通过改变窗口调节机制和引入新参数来控制节点的接入,从而实现IEEE802.11MAC协议性能优化。
本文的创新点在于:引入加权因子λ,并且在最小竞争窗口CWmin和最大竞争窗口CWmax之间定义一个居中的竞争窗口CWmid。CW为当前竞争窗口大小,当CW>CWmid时,在每两个二元指数竞争窗口之间增加一个加权竞争窗口,用于缓和窗口变差。此外,每次数据交互成功后,CW并不按照BEB算法那样降到CWmim而是返回到上一次碰撞发生时的竞争窗口值。基于上述特点,把这种算法称为加权窗口退避(Weighted Window Backoff,WWB)算法。合理调整加权因子λ使数据包发送率尽可能接近最优值,从而提高信道接入公平性和系统饱和吞吐量。
使用Network Simulator(NS2)仿真工具进行仿真实验,实验结果显示,本文提出的WWB算法与BEB算法相比,在一定程度上提高了无线网络信道接入的公平性,并相应提高了系统饱和吞吐量。