大规模无线局域网节能通信协议研究

【摘要】：无线局域网因其高速率、低成本等特性，近年来被大规模布置在机场、餐厅、酒店等具有大量用户接入需求的地区，从而促使大规模无线局域网技术成为近年来的研究热点。然而，由于缺少相应的接入标准，目前该应用领域及其市场较为混乱因此该项技术的研究是非常必要的。在大规模无线局域网中，站点(STA)大多采用容量和成本均受限的电池供电，故提高STA能量利用率是通信协议设计的重要目标。 本文首先针对BEB算法所存在的问题即该算法会导致大规模无线局域网中STA的数据传输碰撞加剧从而造成能量浪费，提出了一种基于负载检测的退避算法。该算法通过控制参与竞争信道的STA个数以及指定STA初次退避阶数，从而更好地协调网络中的STA信道竞争，进一步节省了STA的能量。 本文分析了现有的节能协议，其中BSD协议减小了网络数据通信的时延；UPSD协议在节能的基础上增加了网络对QoS业务的支持；APSM协议将STA的下行数据控制在预期的到达间隔之内，但其算法复杂度较高。基于上述的分析，本文利用802.11n中的节能多轮询协议(PSMP)的思想提出了一种元调度节能(CPPS)协议，该协议给出调度STA的位指示以及调度每个STA所需的时间，提高了大规模无线网络中STA的能量利用率，延长了网络的生存时间。 本文提出了AP协调的BEB算法和CPPS协议，提高了STA的通信效率并延长了网的生存时间。 【关键词】：大规模无线局域网 BEB CPPS 节能多轮询协议
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN925.93;TN915.04
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 无线局域网7-11
• 1.1.1 无线局域网的概念7
• 1.1.2 无线局域网的基本拓扑结构7-9
• 1.1.3 无线局域网的特点9-10
• 1.1.4 无线局域网的标准10-11
• 1.2 论文的研究背景和意义11-12
• 1.3 论文的主要工作和结构安排12-14
• 第二章 无线局域网 MAC 协议分析14-30
• 2.1 MAC 协议的特性及评价指标14-16
• 2.1.1 MAC 协议的特征14-15
• 2.1.2 评价 MAC 协议性能的指标15-16
• 2.2 无线局域网的 MAC 协议16-27
• 2.2.1 载波侦听多址接入/冲突避免(CSMA/CA)机制17-19
• 2.2.2 分片和分片的重组19-20
• 2.2.3 分布式协调功能20-24
• 2.2.4 集中协调功能(PCF)24-27
• 2.3 MAC 协议研究面临的问题27-30
• 2.3.1 隐藏终端27-28
• 2.3.2 暴露终端问题28-29
• 2.3.3 能量问题29-30
• 第三章 分布式信道接入协议分析与改进30-43
• 3.1 802.11BEB 算法描述和分析30-34
• 3.1.2 BEB 性能分析模型31-34
• 3.2 BEB 算法耗能问题研究34-42
• 3.2.1 AP 感知信道36-37
• 3.2.2 AP 广播控制帧37-38
• 3.2.3 STA 检测 AP 的协调帧38-39
• 3.2.4 STA 设置自己的 CW39
• 3.2.5 协议性能分析39-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 节能协议分析及 PSMP 协议的改进43-66
• 4.1 802.11 中功率管理的概述43-48
• 4.1.1 DCF 的功率管理机制43-45
• 4.1.2 PCF 的功率管理机制45-46
• 4.1.3 信元 TIM 的填充与解析46-48
• 4.2 现有节能机制的改进48-55
• 4.2.1 BSD 协议49-51
• 4.2.2 APSM 节能协议51-53
• 4.2.3 UPSD 协议53-55
• 4.2.4 O-idling 和 E- idling 节能机制55
• 4.2.5 其他节能协议55
• 4.3 PSMP 协议及其改进55-65
• 4.3.1 PSMP 协议概述56-57
• 4.3.2 基于 PSMP 改进的 CPPS 协议57-64
• 4.3.3 元调度算法的性能分析64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 总结66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71

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