無線局域網(wǎng)中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)性能分析

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1、無線局域網(wǎng)中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)性能分析馮慧芳2003.11.4提綱PCF工作機(jī)制模型解析數(shù)值計(jì)算和分析PCF工作機(jī)制IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)定義的兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):Adhoc結(jié)構(gòu)和Infrastructure結(jié)構(gòu)Adhoc結(jié)構(gòu)Infrastructure結(jié)構(gòu)PCF工作機(jī)制WLAN的媒體接入控制(MAC)機(jī)制,它支持兩種不同的MAC方案:第一種方案是分布協(xié)調(diào)功能(DCF,DistributedCoordinationFunction),它基于傳統(tǒng)的CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisi

2、onAviodance)協(xié)議,以盡力而為的方式接入信道;第二種方案是點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF),基于由接入點(diǎn)控制的輪詢(poll)方式,主要用于傳輸實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。由于現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)搭載的業(yè)務(wù)不再是單純的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而是包括數(shù)據(jù)、話音、實(shí)時(shí)圖象的多媒體綜合業(yè)務(wù),話音和視頻這類業(yè)務(wù)對時(shí)間延遲。PCF工作機(jī)制PCF工作機(jī)制:在PCF下,AP發(fā)出Beacon表明無競爭階段(CFP,Contention-FreePeriod)開始,接著AP以輪詢的方式在AP和主機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)包的交換。在標(biāo)志幀發(fā)送之后的SIFS(ShortInterFrameSpa

3、ce)時(shí)間點(diǎn)協(xié)調(diào)器開始無競爭(CF)傳送,發(fā)送CF-Poll、Data+CF-Poll、CF-Ack+CF-Poll或Data+CF-Ack+CF-Poll幀。PCF工作機(jī)制如果某站從點(diǎn)協(xié)調(diào)器接收到CF-Poll幀,該站可在SIFS空閑期之后通過發(fā)送CF-ACK或Data+CF-Ack+CF-Poll幀對點(diǎn)協(xié)調(diào)器予以響應(yīng)。如果點(diǎn)協(xié)調(diào)器接收到某站的Data+CF-Ack+CF-Poll幀,點(diǎn)協(xié)調(diào)器可發(fā)送Data+CF-Poll,CF-Ack+CF-Poll幀至另一站,其中該幀的Ack部分用于對前一數(shù)據(jù)幀確認(rèn)PCF工作機(jī)制SIF

4、SuplinkSTA2D1+Ack圖1PCF下基本的輪詢方式downlinkD2+AckCF+Ack+Poll(2)CF+Ack+Poll(1)STA1PCF工作機(jī)制很多學(xué)者對DCF的性能進(jìn)行了深入研究,但是對帶有輪詢策略的PCF性能的研究比較少,而且已有的大部分是測量、仿真的性能分析[2-6]。PCF方式下的幾種輪詢機(jī)制Reference:D.A.EckhardtandP.Steenkiste,Effort-limitedfair(ELF)schedulingforwirelessnetworks,inINFOCOM200

5、0.IEEE,vol.3,March26-302000,pp.1097-l106.Jing-YuanYeh,SupportofmultimediaserviceswiththeIEEE802.11MACprotocol.,ICC2002.Volume:1,28April-2May2002:600-604PCF方式下的幾種輪詢機(jī)制Round-RobinSchemeFirst-In-First-OutSchemePrioritySchemePriority-Effort-LimitFairScheme本文PCF方式下的輪詢機(jī)制在

6、IEEE802.11中沒有詳細(xì)說明在PCF方式下AP采取何種策略進(jìn)行輪詢服務(wù),在本文采用如下的輪詢策略:當(dāng)服務(wù)員輪詢到某個(gè)隊(duì)列時(shí),首先對高優(yōu)先級的1類數(shù)據(jù)包隊(duì)列(如語音和視頻)實(shí)行窮盡式服務(wù):即服務(wù)員將為該隊(duì)列中的所有數(shù)據(jù)包進(jìn)行服務(wù),包括服務(wù)期間到達(dá)的新數(shù)據(jù)包。然后對低優(yōu)先級的2類數(shù)據(jù)包隊(duì)列(如數(shù)據(jù))實(shí)行限定1服務(wù):即服務(wù)員只多對該隊(duì)列中的一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行服務(wù)。之后再輪詢下一站,依次循環(huán)進(jìn)行。圖2PCF下的輪詢方式…NullSIFSD21+AckD11+AckD12+Ack切換時(shí)間downlinkCF-Poll(1)STA2S

7、TA1CF-Ack+Poll(1)CF-Poll(2)uplink服務(wù)時(shí)間本文PCF方式下的輪詢機(jī)制設(shè)第i站的第k類數(shù)據(jù)包每一批按參數(shù)為的Poisson過程到達(dá),表示為。k類數(shù)據(jù)包到達(dá)第i站的第n批的數(shù)據(jù)包數(shù)為,為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量序列,且與同分布,。的概率母函數(shù)為。數(shù)學(xué)解析(模型假設(shè)條件)數(shù)學(xué)解析(模型假設(shè)條件)根據(jù)PCF的工作機(jī)制,可將傳輸數(shù)據(jù)和Ack的時(shí)間以及每個(gè)SIFS之和看作處理一個(gè)包的時(shí)間,即服務(wù)時(shí)間。i站的兩類數(shù)據(jù)包的服務(wù)時(shí)間是獨(dú)立且同分布的隨機(jī)變量,服從一般分布。分布函數(shù)的Laplace-Stieltjes變

8、換。數(shù)學(xué)解析(模型假設(shè)條件)由于無線信道誤碼率較高,假設(shè)數(shù)據(jù)包重傳概率為,實(shí)際服務(wù)時(shí)間(包括重傳服務(wù)時(shí)間)是獨(dú)立且同分布的隨機(jī)變量,,分布函數(shù)的Laplace-Stieltjes變換為。數(shù)學(xué)解析(模型假設(shè)條件)服務(wù)員從的i站到第i+1站的切換時(shí)間是指第i站釋放信道到第i+1站獲得信道的時(shí)間

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