基于QoS的多信道WLAN网络接入机制的研究

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随着移动终端设备迅速普及,无线网络的接入需求越来越大。虽然蜂窝网络具有极高的灵活性和移动性,但其低速率和高资费的特点无法满足当下流行的多媒体业务传输。无线局域网以其简单的组网方式和低资费的特性,成为人们生活中无线网络接入的最主要途径。无线局域网MAC层使用的是IEEE802.11协议,其中DCF机制能够提供良好的吞吐量和信道利用率,但对服务质量QoS的支持不足。为此,IEEE802.11e协议提出了EDCA机制,将接入类别作为信道竞争的主体。由于每类业务每次接入占用整个信道,单一信道的传输方式已经无法满足越来越多的用户同时上网的需求。无线局域网采用的OFDMA技术将系统中的子载波划分成多个小组,每一组子载波作为一个子信道,允许多个用户竞争不同子信道的使用权。用户在接入某个子信道时发生的碰撞不会影响用户接入其他子信道。基于OFDMA的多信道EDCA接入协议,能够降低WLAN系统的开销,提高吞吐量。EDCA协议支持竞争空闲触发机制,使得语音和视频业务可以在一次竞争接入信道连续发送多个数据帧。由于实际无线局域网的实时性业务普遍具有可变比特速率的特性,而EDCA机制对可变比特速率业务支持不足,无法满足实时性业务的QoS需求。本文基于EDCA协议,首先介绍了多信道的接入机制,得出多信道的接入机制可以提高吞吐量的结论。接着,针对实时业务具有变比特速率的特性,提出了动态调整TXOP时间长度的算法,来保障变比特速率业务的QoS需求。最后,给出了基于多信道EDCA协议的动态自适应的TXOP算法,该算法在提高系统吞吐量的同时,减小变比特速率业务时延,满足实时性的QoS需求。
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