第7章 無線局域網(wǎng)的邏輯鏈路控制與鏈路性能

第7章無線局域網(wǎng)的邏輯鏈路控制與鏈路性能

吉林大學通信工程學院姜宏

jiangh@163.com引言數(shù)據(jù)鏈路層(DLL)包括邏輯鏈路控制(LLC)子層和媒體訪問控制(MAC)子層，LLC子層在MAC子層之上。LLC子層的任務是完成兩通信實體問一條點到點鏈路(邏輯鏈路)上的數(shù)據(jù)幀傳輸與控制，主要包括差錯控制和流量控制。在WLAN中，某些差錯控制和流量控制功能也集成在MAC子層之中。因此，MAC子層是WLAN鏈路層的核心和關(guān)鍵，其性能基本上就決定了鏈路的性能。

本章首先分析WLAN的MAC層協(xié)議的性能，然后討論IEEE802.2LLC子層的差錯控制機制。第一節(jié)WLANMAC協(xié)議性能為了解決WLAN的傳輸碰撞問題，IEEE802.11定義了兩種MAC協(xié)議，即DCF協(xié)議和PCF協(xié)議。DCF協(xié)議是基本的MAC協(xié)議，在AdHoc網(wǎng)和Infrastructure網(wǎng)中超幀(SuperFrame)的競爭期CP(ContentionPeriod)使用，支持異步(Asynchronous)服務;協(xié)議是在超幀的無競爭期CFP(ContentionFreePerid)中使用，支持時限(TimeBounded)服務，是一種可選MAC協(xié)議。一、DCF協(xié)議性能分析

DCF協(xié)議采用兩種方法進行幀的傳輸，基本訪問機制和RTS/CTS機制。基本訪制就是CSMA/CA十ACK協(xié)議，在幀傳輸后，如果在SIFS時間后沒有收到MAC層的認幀ACK，則認為該幀丟失或碰撞，該幀會按照二進制退避(BEB)算法進行退避、重傳。RTS/CTS機制是一種四次握手機制，發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先發(fā)送一個RTS幀預約信道，接收方發(fā)回一個CTS幀，之后開始進行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和ACK確認。RTS/CTS機制解決發(fā)送長幀時易發(fā)生碰撞從而導致信道利用率急劇下降的問題和解決"隱藏終端"問題。CSMA/CA采用離散時間(mscrete-time)退避算法，退避的最小時間間隔為一個時時間(SlotTime)：CSMA/CA采用的二進制退避算法是指:當終端檢測到信道空閑時間DIFS或發(fā)生了碰撞，會首先按照均勻分布規(guī)則，從[0，W-l]中選取一個值作為退避時間。W就是退避窗口，通常取決于碰撞的次數(shù)，在幀的第一次傳輸時，W等于最小碰撞窗口，每次不成功傳輸都會使得W增加一倍，直到增至最大碰撞窗口。通常，隨機訪問機制都有一種不穩(wěn)定特性，即隨著輸入負載的上升，系統(tǒng)的吞吐率上升，直到一個最大值(最大吞吐率)。之后，輸入負載的進一步上升會使得系統(tǒng)吞吐率急劇下降。從實際的角度考慮，很難令系統(tǒng)保持在最大吞吐率的工作狀態(tài)。為了分析DCF在系統(tǒng)過負載的情況下的性能，我們用“飽和吞吐率”(SaturationThroughput)這一參數(shù)來表征輸入負載足夠大時系統(tǒng)的吞吐率維持在一個什么樣的程度。為了方便分析，我們作如下假設:·信道為理想信道，不考慮傳輸錯誤，即忽略信道噪聲造成的比特錯誤及其弓起的幀錯誤，而只是考慮協(xié)議本身的性能;并且認為電子發(fā)送沖突所造成的任意長度的幀重疊都將引起幀差錯，必須被重發(fā)?！ば^(qū)內(nèi)的站點數(shù)目足夠多(大于10)但有限，認為所有站點的報文分組到達(包括新分組到達和重發(fā)分組到達)過程是泊松過程。·無論幀傳輸多少次，其碰撞概率恒定且相互獨立?！げ豢紤]隱藏終端問題和信道捕獲效應。·每個終端始終有幀要發(fā)送，即系統(tǒng)的輸入處于飽和狀態(tài)，每個終端的輸出隊列始終非空?！ふ军c的移動是有限的，忽略站點發(fā)送和接收數(shù)據(jù)分組，以及控制幀時的位置變化。這是由于IEEE802.11沒有考慮節(jié)點移動性造成的。DCF兩種機制的吞吐率

1)歸一化系統(tǒng)