【正文】 總結 .......................................................................................................................................................................... 31 謝辭 .......................................................................................................................................................................... 32 主要參考文獻 ...................................................................................................................................................... 33 重慶交通學院二 00 五屆畢業(yè)設計（論文） DFS算法在無線局域網(wǎng)現(xiàn)有的 MAC層訪問機制的基礎上，運用循環(huán)隊列的思想提出了一種完全分布式的隊列調度算法，該算法通過修改 MAC層中的“分布式協(xié)調功能” (Distributed Coordination Function： DCF)子協(xié)議，實現(xiàn)了在分布式環(huán)境下控制 。相對于藍牙、3G 等無線技術，無線局域網(wǎng)正成為當前無線領域中一個引人關注的熱點，對可攜帶、可移動的計算機或工作站的需求不斷增長。 WLAN 現(xiàn)有的標準有很多，例如： 、 HiperLAN、Bluetooth 等。然而這兩種機制都分別存在一些問題，影響了無線網(wǎng)絡的性能，造成了一定的信道帶寬損失。我的工作就是編寫一個程序仿真 Distributed Fair Scheduling 算法的行為。 重慶交通學院二 00 五屆畢業(yè)設計（論文） 最終通過仿真數(shù)據(jù)得到性能分析的結果。 論文 7 第 2 章 無線局域網(wǎng)介紹 無線局域網(wǎng)的概念 無線局域網(wǎng) (Wireless Local Network， WLAN)，顧名思義，是一種利用無線方式，提供無線對等 (如 PC 對 PC、 PC 對集線器或打印機對集線器 )和點到點 (如 LAN 到 LAN)連接性的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)“任何人在任何時間，任何地點以任何方式與任何人通信”，彌補了傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的不足。另一方面無線局域網(wǎng)雖然以空氣為介質，傳輸?shù)男盘柨煽缭胶軐挼念l段，數(shù)據(jù)不容易被竊取，保證了網(wǎng)絡傳輸?shù)陌踩?。各種新標準的迅速發(fā)展，展現(xiàn)了無線局域網(wǎng)領域旺盛的創(chuàng)造 力和無限的發(fā)展機遇。 無線局域網(wǎng)標準工作組任務為研究 1Mb/s 和 2Mb/s 數(shù)據(jù)速率、工作在 開放頻段的無線設備和網(wǎng)絡發(fā)展的全球標準，并于 1997 年 6 月公布了該標準，它是第一代無線局域網(wǎng)標準之一 。 IEEE 是 IEEE 最初制定的一個無線局域網(wǎng)標準，主要用于實現(xiàn)辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶的無線接入，業(yè)務主要限于數(shù)據(jù)存取， 速率最高只能達到 2Mbps。它的傳輸速率可因環(huán)境干擾或傳輸距離而變化，在 11 Mbps、 Mbps、 2 Mbps、 1 Mbps 之間切換，而且在 2 Mbps、 1 Mbps 速率時與 DSSS(直接序列擴頻 )系統(tǒng)交互操作，但不能與 1Mbps 和 2Mbps 的 FHSS（跳頻擴頻）系統(tǒng)交互操作?？罩薪恿褪禽^遠距離點對點的傳輸。 與已經(jīng)得到廣泛使用的 是兼容的，這是 相比于 的優(yōu)勢所在。 CSMA／ CA 使用 RTS、 CTS 和 ACK 幀減少沖突。 對 MAC 層的增強與 、 中對物理層的改進結合起來，就增強了整個系統(tǒng)的性能，擴大了 系統(tǒng)的應用范圍，使得 WLAN 也能夠傳送語音、視頻等應用。 是對 MAC 層在安全性方面的增強，它與 重慶交通學院二 00 五屆畢業(yè)設計（論文） 藍牙比 更具移動性，比如， 限制在辦公室和校園內，藍牙能把一個設備連接到局域網(wǎng)（ LAN）和廣域網(wǎng)（ WAN） ,甚至支持全球漫游。 HomeRF 家庭網(wǎng)絡設計，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。 論文 10 第 3 章 標準 ， 其最高速率可達 11Mbps， 其 MAC層媒體訪問有兩種控制方式 :第一種方案是分布式 協(xié)調功能 （ DCF， Distributed Coordination Function）， 類似于傳統(tǒng)的分組網(wǎng) ， 支持異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)犬惒綐I(yè)務 ， 所有要傳輸數(shù)據(jù)的用戶擁有平等接入網(wǎng)絡的機會 ； 第二種方案是點協(xié)調功能 （ PCF， Point CoordinationFunction）， 基于由接入點控制的輪詢 （ poll） 方式 ， 主要用于傳輸實時業(yè)務。兩者總是交替出現(xiàn)，先由 DCF 競爭媒體使用權，然后進入非競爭期（ CFP），由 PCF 控制數(shù)據(jù)傳輸。虛擬檢測機制由 MAC層提供，該機制參考每個 STA的 NAV(網(wǎng)絡分配矢量 )實現(xiàn)。所有使用物理載波檢測的 STA 只有檢測到信道空閑的時間大于 IFS 后，才認為信道是空閑的。 DIFS 用于在 DCF 間新的幀發(fā)送前使用。 論文 11 結果是多個 STA將發(fā)生沖突。 該程序的一重要結果是當多個 STA 都推遲傳送并且進入隨機退避，那么選用最小退避時間的 STA 或者多次參與退避的 STA 將贏得競爭。如果源節(jié)點要發(fā)送一個單播數(shù)據(jù)包 DATA，那么它在偵聽到信道空閑并等待了 DIFS（再加上隨機后退時間）后，源節(jié)點首先發(fā)送一個 RTS 控制幀。收到這個 RTS 的每個非目的節(jié)點都要根據(jù) Duration 字段來設置各自的 NAV（ Network Allocation Vector），這個 NAV 指定了每個接收到此 RTS 幀的非目的節(jié)點可以試圖訪問無線介質的最早開始時間，也就是說在 NAV 這段時間內，這些非目的節(jié)點 不會試圖去占用信道，而是保持沉默，直到源節(jié)點與目的節(jié)點之完成數(shù)據(jù)的傳輸過程。目的節(jié)點在接收到 DATA 幀之后再等待一個 SIFS 間隔，返回一個 ACK 幀。 在這個過程中，接收到 CTS 的節(jié)點和接收到 RTS 的節(jié)點可能不是同一組節(jié)點。 RTS/CTS 短幀交換方式是避免碰撞，提高網(wǎng)絡系統(tǒng)性能的有效措施，盡管短幀交換會帶來一定的時間開銷。對于第三種情況， C 應該采取保守的但是安全的做法，不進行發(fā)送。 使用 RTS/CTS 會導致不可忽略的額外開銷，從而導致帶寬的浪費和較高的延遲。由于無 線環(huán)境的復雜性， RTS/CTS 機制仍然不能完全保證數(shù)據(jù)幀的正確接收。因此， 提供了幀分段（ Fragmentation）模式，如圖 34 所示。分段模式的新的特點就是它在 frag1 中包括了另外一個持續(xù)時間值。如果 frag2 不是要傳輸?shù)淖詈笠粋€分段，它應該為第三個連續(xù)的傳輸預留信道。我們知道總線型局域網(wǎng)在 MAC 層的標準協(xié)議是 CSMA/CD，即載波偵聽多點接入 /沖突檢測（ Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection）。對 而言， 網(wǎng)絡中所有的終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時，都要按照 CSMA/CA 的媒體訪問方法接入共享媒體，也就是說需要發(fā)送數(shù)據(jù)的終端首先要監(jiān)聽媒體，以便知道是否有其它終端正在發(fā)送。在延遲之后 ,該終端要經(jīng)過一個隨機退避時間重新競爭對媒體的使用權。在監(jiān)聽到介質為空時，計數(shù)器才開始啟動做遞減計時，當退避延時計數(shù)器為 0 時，通信節(jié)點將發(fā)送數(shù)據(jù)幀。圖 36 所示是一個結點訪問介質并發(fā)送數(shù)據(jù)。應答包保證了 MAC 層上幀的正確接收 （在接收方進行 CRC 校驗），這對于較容易出錯的網(wǎng)絡環(huán)境（例如無線鏈路）尤其重要。 圖 35CSMA/CA 介質訪問方法 圖 的 CSMA/CA＋ ACK 機制 重慶交通學院二 00 五屆畢業(yè)設計（論文） 點協(xié)調器功能由基本業(yè)務群內的接入點完成。非競爭期重復間隔（ CFP 周期）用于決定 PCF 產生的頻率。非競爭期重復間隔長度是一可調參數(shù)，可隨輸入負荷而變化。 一般在每一非競爭期重復間隔的開始，基本業(yè)務群內的所有站更新其網(wǎng)絡分配向量至非競爭期的最大值。 在標志幀發(fā)送之后的 SIFS 時間點協(xié)調器開始無競爭（ CF）傳送，發(fā)送 CFPoll（ no data）， Data 或 Data＋ CFPoll 幀。在點協(xié)調器和站點之間將輪詢和確認 幀結合起來傳送是為了提高效率。當目的站接收到該幀時，將 DCF ACK 回送到源站。 重慶交通學院二 00 五屆畢業(yè)設計（論文） 目前有三種改進方案。 為了增強區(qū)分服務能力， EDCF 提供了８種媒體接入類型，不同的類型有不同的競爭窗口和幀間隙。 DFS（ Distributed Fair Scheduling） 針對 EDCF的缺點，又提出了 DFS（ Distributed Fair Scheduling）， DFS的主要目標就是通過修改競爭窗口大小變化的方式來保證各種類型的站點都能公平訪問媒體介質。ＢlackBurst理論上可以保證每一次競爭結果只有唯一勝者，最終達到近似時分方式輪詢式的信道占用。 論文 17 點成功發(fā)送了一定長的數(shù)據(jù)之后，就按一定規(guī)則使 cw增大，由于大的 CW 會使得隨機選取的 backof時間可能增大，這樣該節(jié)點下一次競爭媒介的時候就會減少了成功的概率，從而一定程度上阻止了該節(jié)點不公平的使用帶寬。節(jié)點的 Cw 的值將在區(qū)間 [CWmin,CWmax]上循環(huán)取值。對式 (1)進一步修改，獲得了式 (3)： 式 (3)中的參變量 ui是權值的體現(xiàn)。 論文 18 分組長度的考慮 注意到式 (2)中的循環(huán)算法考慮的只是發(fā)送一幀數(shù)據(jù)后對 CW 進行變化，但是沒有考慮所發(fā)送的幀的長度帶來的影響。 f 。因此，對發(fā)生碰撞之后 Cw 的變化規(guī)則做了修正，采用線性遞增的方法，見式(5)： CW =CW+Inc (5) 式 (5)中的 Inc是每次遞增的量，是一個選定的常量。 仿真拓撲與仿真參數(shù) 站點發(fā)送三種業(yè)務流：音頻，視頻，數(shù)據(jù)。三種業(yè)務流和ＤＦＳ參數(shù)配置見下表： DSSS 物理層基本參數(shù) 參數(shù)名稱 Slot Time RxTxTA Time SIFS Time Preamble Length Preamble Header Length PLCP Data Rate 參數(shù)設置 20us 20us 10us 144bits 48bits 1Mbps 業(yè)務流和 DFS 參數(shù) 業(yè)務類型 幀長 P1 P2 Inc CW0 Scale △ 音頻 128 20 20 70 0 70 視頻 1280 20 20 70 0 70 數(shù)據(jù) 1500 20 20 70 0 70 其它的一些環(huán)境參數(shù)設置 1. 站點在一個 bss 中，忽略隱藏站點問題。 STA 模塊主要解決各個 站點的數(shù)據(jù)幀的產生和緩沖區(qū)的處理； MAC 模塊是仿真程序的核心部分，主要解決各個站點的競爭窗口和退避時間的處理；同步調度模塊為整個系統(tǒng)同步，和負責系統(tǒng)的調度分配。 論文 22 模塊 Mac 模塊的作用： １、 檢查信道是否空閑； ２、 發(fā)送數(shù)據(jù)幀； ３、 沖突處理； ４、 對競爭窗口進行處理 、同步調度模塊 調度模塊的作用是對各個站點進行同步和調度。 論文 24 send_sta_num=0。i10。 } } if(send_sta_num0) // 同步 { if(send_sta_num1)// 表示有沖突 { for(j=0。j=9。//幀的號碼 int frame_state。//從開始發(fā)送算起 int frame_type。NAV,int i,int rtime) { if(0)//有沒有數(shù)據(jù)發(fā)送 { if(NAV==0)//信道是否為空 ,沒有等待 disf { mac_time=mac_time+1。 request_send_frame=1。//設置退避時間