無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ppt課件-閱讀頁(yè)
2025-02-01 17:58本頁(yè)面
【正文】 時(shí)間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時(shí)間 NAV（媒體忙） DIFS 爭(zhēng)用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時(shí)間 有幀要發(fā)送 源站 時(shí)間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 SIFS，即短 (Short)幀間間隔，是最短的幀間間隔，用來(lái)分隔開(kāi)屬于一次對(duì)話的各幀。 使用 SIFS 的幀類(lèi)型有： ACK 幀、 CTS 幀、由過(guò)長(zhǎng)的 MAC 幀分片后的數(shù)據(jù)幀等。 PIFS 的長(zhǎng)度是 SIFS 加一個(gè)時(shí)隙 (slot)長(zhǎng)度。 DIFS 的長(zhǎng)度比 PIFS 再增加一個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度。在 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在物理層的空中接口進(jìn)行物理層的載波監(jiān)聽(tīng)。 當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè) MAC 幀時(shí)，若檢測(cè)到信道空閑，則在等待一段時(shí)間 DIFS 后就可發(fā)送。 如有，就要讓高優(yōu)先級(jí)幀先發(fā)送。 目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔 SIFS 后，向源站發(fā)送確認(rèn)幀 ACK。 假定沒(méi)有高優(yōu)先級(jí)幀要發(fā)送 虛擬載波監(jiān)聽(tīng) (Virtual Carrier Sense)的機(jī)制是讓源站將它要占用信道的時(shí)間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需的時(shí)間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時(shí)間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)。 “虛擬載波監(jiān)聽(tīng)”是表示其他站并沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數(shù)據(jù)。 所謂“源站的通知”就是源站在其 MAC 幀首部中的第二個(gè)字段“持續(xù)時(shí)間”中填入了在本幀結(jié)束后還要占用信道多少時(shí)間（以微秒為單位），包括目的站發(fā)送確認(rèn)幀所需的時(shí)間。 NAV 指出了必須經(jīng)過(guò)多少時(shí)間才能完成數(shù)據(jù)幀的這次傳輸，才能使信道轉(zhuǎn)入到空閑狀態(tài)。 在信道從忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑時(shí)，各站就要執(zhí)行退避算法。 爭(zhēng)用窗口 CW 應(yīng)該多大？ 使用二進(jìn)制指數(shù)退避算法。這可能發(fā)生兩種情況。 若檢測(cè)到信道忙，就凍結(jié)退避計(jì)時(shí)器的剩余時(shí)間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過(guò)時(shí)間 DIFS 后，從剩余時(shí)間開(kāi)始繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。 退避計(jì)時(shí)器 (backoff timer) 圖例 凍結(jié)剩余的退避時(shí)間 幀 幀 幀 幀 幀 DIFS DIFS DIFS DIFS 爭(zhēng)用窗口 爭(zhēng)用窗口 爭(zhēng)用窗口 爭(zhēng)用窗口 退避 退避 退避 退避 A B C D E t t t t t 凍結(jié) 凍結(jié) 凍結(jié) 凍結(jié) 凍結(jié) 的退避機(jī)制 長(zhǎng)包重傳次數(shù)： 4次 短包重傳次數(shù)： 7次 A 的 作用 范圍 B 的 作用 范圍 對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約 允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約。 A 的 作用 范圍 B 的 作用 范圍 對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約 允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約。 A 收到 CTS 幀后就可發(fā)送其數(shù)據(jù)幀。 本文從信道利用效率的角度對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)的RTS/CTS機(jī)制進(jìn)行性能仿真研究 ， 并揭示出該機(jī)制對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的整體性能起正面與負(fù)面影響作用的本質(zhì)原因 。而真正在無(wú)線信道上傳輸?shù)膸粌H僅有成功接入信道的數(shù)據(jù)幀，還有各種管理和控制幀。其中，為成幀效率，為沖突避免效率，為信道共享效率。 其中， 為成幀效率， 為沖突避免效率， 為信道共享效率。 ，采用 RTS/CTS機(jī)制，通過(guò)帶寬預(yù)留機(jī)制，便可以減少碰撞發(fā)生的概率，即使發(fā)生碰撞，也只是相對(duì)較短的控制包會(huì)發(fā)生碰撞，避免了較長(zhǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞，提高了沖突避免效率。 其中 ， 對(duì)于 IEEE ， C可取 1Mbps， RTS/CTS幀大小分別為 20字節(jié)和 14字節(jié) 。 _2R T S P H Y h e a d e r C T S P H Y h e a d e rT a d d S I F SCC??? ? ? RTS/CTS機(jī)制作用 —— 正面 無(wú)線信道的利用率是衡量網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo) ， RTS/CTS機(jī)制便是通過(guò)信道共享效率的降低 ，減少了碰撞概率 ， 從而提高了沖突避免效率 ， 最終提高了帶寬利用率 ， 減少了數(shù)據(jù)包的時(shí)延 。 RTS/CTS機(jī)制作用 —— 負(fù)面 同時(shí) ， 如果數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度較小時(shí)也采用了 RTS/CTS機(jī)制 ， 將導(dǎo)致產(chǎn)生與數(shù)據(jù)負(fù)荷相比不可忽視的控制負(fù)荷 ， 導(dǎo)致吞吐量的下降 。 此時(shí) ，RTS/CTS機(jī)制對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能便表現(xiàn)出負(fù)面作用 。 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)可達(dá)到 2300字節(jié) 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 512字節(jié) 圖 1 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=512字節(jié)） 圖 2媒體接入時(shí)延性能（ P=512字節(jié)） 從圖 1中可以看出，① 在不采用 RTS/CTS機(jī)制的條件下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量基本上同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載相同，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為 60%時(shí)吞吐量達(dá)到最大值。② 在采用了 RTS/CTS機(jī)制的條件下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能與不采用 RTS/CTS機(jī)制時(shí)情況基本相同，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為 60%時(shí)，吞吐量達(dá)到第一個(gè)較大值 。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 512字節(jié) 圖 1 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=512字節(jié)） 圖 2媒體接入時(shí)延性能（ P=512字節(jié)） 可見(jiàn)，當(dāng) P為 512字節(jié)時(shí)，采用 RTS/CTS機(jī)制，能夠起到改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能的作用，主要原因是該機(jī)制可以對(duì)無(wú)線媒質(zhì)接入進(jìn)行預(yù)留，避免了數(shù)據(jù)包的碰撞以及重傳，從而提高了沖突避免的效率，減少了信道接入延時(shí)，如圖 2所示。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=128字節(jié)） 圖 4媒體接入時(shí)延性能（ P=128字節(jié)） 圖 6和圖 7是當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié)時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不斷變化得到的網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能和媒體接入時(shí)延性能曲線。并且，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大于 53%時(shí)，采用 RTS/CTS機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能與不采用該機(jī)制時(shí)有了較大程度的惡化，如圖 3所示。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=128字節(jié)） 圖 4媒體接入時(shí)延性能（ P=128字節(jié)） 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，不僅僅是因?yàn)槊看伟l(fā)送一個(gè) 128字節(jié)的數(shù)據(jù)負(fù)荷則需要封裝上（ 16+8+34）字節(jié)的包頭，數(shù)據(jù)成幀效率較低，而且是由于采用了 RTS/CTS機(jī)制，在對(duì)一個(gè)僅僅只包含 128字節(jié)的數(shù)據(jù)負(fù)荷競(jìng)爭(zhēng)信道時(shí)，卻要附加發(fā)送至少一個(gè)或者 n個(gè) RTS/CTS控制幀（大小分別為 44字節(jié)和 38字節(jié)）以及 2個(gè)或者 2n個(gè) SIFS間隔的等待時(shí)間，而正是由于這種控制包負(fù)荷以及 T_add間隔的累積作用便造成了網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能和信道接入時(shí)延性能的惡化。 然而，在數(shù)據(jù)包較小的情況下，采用 RTS/CTS機(jī)制，盡管可以提高數(shù)據(jù)包沖突避免的效率，但卻會(huì)造成信道共享效率的急速下降，最終反而會(huì)導(dǎo)致信道利用率的惡化， RTS/CTS機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的負(fù)面影響作用就凸現(xiàn)出來(lái)
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