【正文】 ..................................................................................................................................................... 22 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 因此，需要一種隊(duì)列調(diào)度算法來(lái)保證所有節(jié)點(diǎn)訪問(wèn) 無(wú)線鏈路資源的公平性。 論文 5 第 1 章 緒論 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 近年來(lái)，隨著無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品逐漸成熟，無(wú)線局域網(wǎng)得到了業(yè)界以及公眾的熱情關(guān)注，無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用也逐漸發(fā)展起來(lái)。目前，無(wú)線局域網(wǎng)已經(jīng)被廣大用戶作為一般目的的網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)使用，很多場(chǎng)所都配置了 WLAN，例如：大學(xué)校園、公司等。 DCF 包含兩種機(jī)制：（ 1）缺省的 CSMA/CA，（ 2）一種解決隱藏終端問(wèn)題的可選方法。 Distributed Fair Scheduling算法就是通過(guò)修改 DCF 功能，按照一定規(guī)則來(lái)動(dòng)態(tài)改變 CW 的值，使得節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)媒介的概率能夠按照一定預(yù)定的權(quán)值分散開(kāi)來(lái)，從而獲得 WLAN 中的公平隊(duì)列調(diào)度的性能。另一方面，多媒體技術(shù)的應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量提出了很高的要求，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，如何保證多媒體通信的 QoS(QuaUty ofService)，包括吞吐量、丟包率、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)等等，已經(jīng)成為研究 。再利用仿真程序?qū)?DFS 協(xié)議的性能進(jìn)行比較詳盡的分析和研究。 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 與有線局域網(wǎng)相比較，無(wú)線局域網(wǎng)具有開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)成本低 、時(shí)間短，投資回報(bào)快，易擴(kuò)展，受自然環(huán)境、地形及災(zāi)害影響小，組網(wǎng)靈活快捷等優(yōu)點(diǎn)。目前無(wú)線局域網(wǎng)除能傳輸語(yǔ)音信息外，還能順利地進(jìn)行圖形、圖像及數(shù)字影像等多種媒體的傳輸。這些標(biāo)準(zhǔn)定義了無(wú)線通訊的物理層（ physical/PHY layer）以及媒介存取控制層（ Media Access Control/MAC layer）。 1990 年 IEEE802 標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)成立 (WLAN)標(biāo)準(zhǔn)工作組。根據(jù)不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備通常被歸為不同的類別，如常說(shuō)的 無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備、 無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備等。 工作于 頻帶，使用直序擴(kuò)頻方式和補(bǔ)碼鍵控，物理層支持 Mbps 和 11 Mbps 兩個(gè)新速率。但是， 芯片價(jià)格昂貴、空中接力不好、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接很不經(jīng)濟(jì)。 是對(duì) 的一種高速物理層擴(kuò)展，同 一樣， 工作于 ISM 頻帶，但采用了 OFDM 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)最高 54Mbps 的數(shù)據(jù)速率，與 相當(dāng)；并且較好地解決了 WLAN 與藍(lán)牙的干擾問(wèn)題。由于在 RF 傳輸網(wǎng)絡(luò)中沖突檢測(cè)比較困難，所以該協(xié)議用避免沖突檢測(cè)代替在 協(xié)議使用的沖突檢測(cè)，使用信道空閑評(píng)估 (CCA)算法來(lái)決定信道是否空閑，通過(guò)測(cè)試天線口能量和決定接收信號(hào)強(qiáng)度 RSSI 來(lái)完成。 增強(qiáng)了 MAC 層，為 WLAN 應(yīng)用提供了 QoS 支持能力。 標(biāo)準(zhǔn)完成于 2021 年，它是所有 IEEE 802 系列 LAN(包括無(wú)線 LAN)的整體安全體系架構(gòu)，包括認(rèn)證 (EAP 和 Radius)和密鑰管理功能。 藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙（ ）是一項(xiàng)最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于 來(lái)說(shuō)，它的出現(xiàn)不是為了競(jìng)爭(zhēng)而是相互補(bǔ)充。而且，藍(lán)牙被設(shè)置成低功耗、短距離，低帶寬的應(yīng)用，嚴(yán)格來(lái)講，不算是真正的 局域網(wǎng)技術(shù)。 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF 建立在 DCF 基礎(chǔ)上，工作于非競(jìng)爭(zhēng)期。 物理的載波檢測(cè)機(jī)制由物理層提供，通過(guò)檢測(cè)信道是否有信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 幀間間隙 (IFS) 幀與幀之間的時(shí)間間隙被稱作幀間間隙 (IFS)。 PIFS 用于在 PCF 中的新的幀發(fā)送前使用。在發(fā)送幀之前，如果有多個(gè) STA在監(jiān)聽(tīng)信 道并且在同一時(shí)刻開(kāi)始計(jì)數(shù) DIFS或者 EIFS，若此時(shí)若沒(méi)有退避機(jī)制，則當(dāng) DIFS或 EIFS結(jié)束后，多個(gè) STA將同時(shí)使用信道，重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 在 DIFS或者 EIFS 后， STA 將在幀發(fā)送前產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)延后時(shí)間來(lái)推遲發(fā)送時(shí)間，如果 STA 的延后時(shí)間為非零值，即該 STA 不是第一次參與 退避，則該 STA 不允許重新選擇隨機(jī)時(shí)間。 圖 32 顯示了在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行 RTS/CTS 控制幀交換的過(guò)程。這個(gè)持續(xù)時(shí)間指的是傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)幀和其應(yīng)答包所需要的所有時(shí)間。源節(jié)點(diǎn)接收到 CTS 后，經(jīng)過(guò)一個(gè) SIFS 間隔把 DATA 送出去。這個(gè)過(guò)程也被成為“虛擬載波偵聽(tīng)”。 在 DCF 功能中，各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)必須在物理 /虛擬兩種載波監(jiān)聽(tīng)結(jié)果都為零時(shí)才能獲得對(duì)無(wú)線介質(zhì)的訪問(wèn)權(quán)，這就可以在很大程度上減少碰撞的機(jī)會(huì)，提高 傳輸效率，同時(shí)這種短幀交換的方法可以在很大程度上避免由于隱藏節(jié)點(diǎn)的存在造成的數(shù)據(jù)碰撞，尤其是在數(shù)據(jù)幀較長(zhǎng)的時(shí)候，這種效果更為明顯。在前兩種情況中， C 的發(fā)送動(dòng)作都不會(huì)影響 A 的接收。兩個(gè)或更多的站點(diǎn)可以在同一時(shí)刻開(kāi)始發(fā)送 RTS 或是其它數(shù)據(jù)分組。 論文 13 中 RTS/CTS 使用與否是可選擇的。在位出錯(cuò)率相同的情況下，幀長(zhǎng)度較短的話，幀的出錯(cuò)率會(huì)降低。其它站點(diǎn)收到 RTS，設(shè)置 NAV；數(shù)據(jù)的接收方發(fā)送 CTS，其它站點(diǎn)再次調(diào)整 NAV，這些都與前面所講的相同。這個(gè) ACK1 預(yù)留了下一次傳輸所用的時(shí)間。 訪問(wèn)媒體的機(jī)制 分布式協(xié)調(diào)功能 DCF（ Distributed Coordination Function） DCF 是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)共享媒體的一種訪問(wèn)控制功能，其核心是 CSMA/CA，包括載波檢測(cè)（ CS）機(jī)制、幀間間隔（ IFS）和隨機(jī)退避 (random backoff)規(guī)程。 CSMA/CA 的基本機(jī)制如圖 35所示。如檢測(cè)到媒 體正在傳送數(shù)據(jù)，則該終端將推遲競(jìng)爭(zhēng)媒體，一直延遲到現(xiàn)行的傳輸結(jié)束為止。通常介質(zhì)在忙的時(shí)候，退避延時(shí)計(jì)數(shù)器將停止計(jì)時(shí)，并將當(dāng)前 值鎖定作為下一個(gè)退避的延時(shí)時(shí)間。 為了增強(qiáng)基本 CSMA/CA 對(duì)異步業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃裕? 在基本的 CSMA/CA 基礎(chǔ)上使用 MAC 層確認(rèn)機(jī)制，也就是 CSMA/CA＋ ACK。其它結(jié)點(diǎn)必須等待 DIFS 間隔和它們的后退時(shí)間。當(dāng)然，重傳的次數(shù)是有限制的；當(dāng)最后仍不成功的話，會(huì)報(bào)告給上層 。 PCF 依靠點(diǎn)協(xié)調(diào)器（ PC）來(lái)執(zhí)行輪詢，使被輪詢的站點(diǎn)不必競(jìng)爭(zhēng)信道就可傳送數(shù)據(jù)。 PCF 需與 DCF 共存，邏輯上位于 DCF 之上。標(biāo)志幀 由接入點(diǎn)傳送，主要功能之一是同步和定時(shí)。當(dāng)傳送被引導(dǎo)至另一基本業(yè)務(wù)群內(nèi)的某站時(shí)，源站將幀傳至接入點(diǎn)，由接入點(diǎn)負(fù)責(zé)通過(guò) DS 將幀轉(zhuǎn)送至為目的站服務(wù)的遠(yuǎn)端接入點(diǎn)。如果媒體在 PIFS 時(shí)間內(nèi)保持空閑，點(diǎn)協(xié)調(diào)器即發(fā)送一標(biāo)志幀來(lái)初始化非競(jìng)爭(zhēng)期。如果點(diǎn)協(xié)調(diào)器接收到某站的 Data＋ CFACK 幀，點(diǎn)協(xié)調(diào)器可發(fā)送 Daia＋ CF， ACK＋ CFPoll 幀至另一站，其中該幀的 CFACK 部分用于對(duì)前一數(shù)據(jù)幀確認(rèn)。如果點(diǎn)協(xié)調(diào)器未接收到已發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的 ACK 信號(hào)，則等待一 PIFS 時(shí)間，然后繼續(xù)對(duì)輪詢表中的下一站發(fā)送 某站收到來(lái)自點(diǎn)協(xié)調(diào)器的輪詢信號(hào)時(shí)，可發(fā)送一幀至基本業(yè)務(wù)群內(nèi)的其它站。一旦幀成功接收，站點(diǎn)將等待 SIFS 時(shí)間，對(duì)點(diǎn)協(xié)調(diào)器應(yīng)答 ACK 幀 。因此必須對(duì) 的 DCF 進(jìn)行改進(jìn)。但是一個(gè)新媒體訪問(wèn)機(jī)制 EDCF(Enhanced DCF)以經(jīng)被制訂出來(lái)。但 EDCF 犧牲了低優(yōu)先級(jí)站點(diǎn)的傳輸。當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送時(shí)，先偵聽(tīng) 媒體空閑一個(gè) PIFS，然后發(fā)送；如果偵聽(tīng)到信道忙，則也等一個(gè) PIFS，進(jìn)入Ｂ lackBurst競(jìng)爭(zhēng)時(shí)期，主機(jī)用一個(gè)一定時(shí)長(zhǎng)的能量脈沖 BS（ black slots）阻塞信道， BS 數(shù)值與主機(jī)等待信道空閑的時(shí)間長(zhǎng)成正比?；舅悸肥牵鹤尮?jié)點(diǎn) 的競(jìng)爭(zhēng)窗口在一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍變化 (設(shè) CW∈ [CWmin ， CWmax ])，每當(dāng)節(jié)重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 循環(huán)區(qū)間的選擇和 CW 循環(huán)變 化的規(guī)則 CW初始值為一固定值： CW0=，本文提出的 DWRR算法改變了 CW值的取值，讓它在一個(gè)動(dòng)態(tài)區(qū)間循環(huán)變化，這里選取參數(shù) p1和 p2(pl１，P2+Pl0)，節(jié)點(diǎn) i的競(jìng)爭(zhēng)窗口 CWi變化區(qū)間根據(jù)式 (1)計(jì)算 (式中符號(hào)“ ”表示下取整運(yùn) 讓 CWi∈ {CWmin,CWmax},因子 pl+p2反應(yīng)了算法中循環(huán)隊(duì)列的強(qiáng)度：如果很大，則區(qū)間長(zhǎng)度很大，使得 CWi在一個(gè)比較大的循環(huán)范圍里變化，這樣就可以獲得比較細(xì)小的帶寬公平化保證，但是另一方面，如果變化區(qū)間太大，就會(huì)使 得單個(gè)節(jié)點(diǎn)的循環(huán)一次的周期加大，則可能會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)總體帶寬利用率下降 (本文的仿真對(duì)這個(gè)影響做了討論和分析 )。例如，設(shè)定 CW 的循環(huán)周期是 T 次，那么可以令 △ =int((CWi,max— CWi,min )／ T) 帶寬分配權(quán)值的實(shí)現(xiàn) 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同服務(wù)質(zhì)量 (QoS)的控制，算法給不同節(jié)點(diǎn)賦予不同的訪問(wèn)權(quán)值，利用權(quán)值來(lái)控制節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)媒介時(shí)的帶寬分配的比重。 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 如果本次發(fā)送了大于平均幀長(zhǎng)的數(shù)據(jù)幀，那么下次發(fā)送時(shí)，根據(jù)式 (4)計(jì)算出 CW 的變化區(qū)間的上限和下限都將增大，從而使得在此區(qū)間上選取的 Cw 也變大，于是降低了發(fā)送的概率；如果分組長(zhǎng) 度很短，那么由式 (4)計(jì)算得到的相應(yīng)的 Cw上下限將變小，從而提高了下次發(fā)送的概率。仿真中發(fā)現(xiàn)， 性能，特別是當(dāng)沖突較多時(shí)，加 倍增加的 CW 很快就會(huì)破壞試圖通過(guò)控制 CW 的大小而實(shí)現(xiàn)帶寬分配 的想法。 論文 20 第 5 章 DFS 接入機(jī)制仿真 本章根據(jù) DFS 協(xié)議設(shè)計(jì)仿真程序并介紹仿真的環(huán)境，對(duì)仿真程序進(jìn)行系統(tǒng)，對(duì)主要功能模塊給出實(shí)現(xiàn)代碼。信道總帶寬為 11Mbit/s。每個(gè)站點(diǎn)都有 STA 模塊和 MAC 模塊。 sta 模塊的作用是產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀，并對(duì)緩沖區(qū)作相應(yīng)的處理． 系 統(tǒng) 同步調(diào)度 STA MAC STA模塊 產(chǎn)生數(shù)據(jù) 緩沖區(qū)處理 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） //０表示沖突，當(dāng) j 站點(diǎn)等待時(shí)間超過(guò) ack 確認(rèn)時(shí)間時(shí)，j 站點(diǎn)根據(jù) send_result 做相應(yīng)處理 void SCHEDULE::debug(STA sta[], MAC mac[],int r_time) { ＳＴＡ Send_sta_num＝？ 發(fā)送處理 MAC =1 1 沖突處理 同步 調(diào)度 時(shí)間到？ 調(diào)度模塊 退出 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） for(i=0。 if(mac[i].request_send_frame==1) { send_sta_num=send_sta_num+1。 } } } else { for(j=0。 論文 25 struct frame { long frame_num。//幀的大小 int totle_time。 論文 26 發(fā)送數(shù)據(jù)： void MAC::send(int amp。 ack_state=1。 論文 27 } else set_retrial_time(i)。 =rtime。 if(mac_time=DIFS) { if(wait_retrial_time0)//是否在等待發(fā)送 { wait_retrial_time=wait_retrial_time1。//幀的類型， }。//幀是新發(fā) 送的還是重傳的 int frame_resend_num。j++) { if(mac[j].ack_state==1) { NAV=mac[j].get_NAV()+1。j=9。i++)//調(diào)度各個(gè)站點(diǎn) { sta[i].sta_interface()。 if(NAV!=0) NAV=NAV1。 數(shù)據(jù)流圖 主程序流圖 STA模塊 發(fā) 送 沖突處理 ACK 等待處理 ACK 確認(rèn)處理 退避時(shí)間處理 競(jìng)爭(zhēng)窗口處理 同步調(diào)度模塊 同步處理 調(diào)度處理 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 當(dāng)然整個(gè)系統(tǒng)還有一個(gè)主程序作為入口。 2. 假定物理層提供完全可靠的傳輸 3. 仿真過(guò)程中的一些參數(shù)設(shè)置，也均理想化 4. 傳輸過(guò)程不涉及到復(fù)雜的路由及擁塞控制 重慶交通學(xué)院二 00 五屆畢業(yè)設(shè)計(jì)