通信与网络中的MAC协议优化例证算法
9 浏览量
2020-11-14
05:49:25
上传
评论
收藏 271KB PDF 举报
通信与网络中的通信与网络中的MAC协议优化例证算法协议优化例证算法
当某个站点有数据帧发送时，首先检测信道状态，如果信道处于空闲状态超过一个DIES时隙时，站点将立 即发
送数据帧；否则，站点将一直监听信道，直到信道处于空闲超过一个DIFS时隙为止。当信道空闲时间满 足DIFS
时隙长度后，站点随机退避一段时间后发送数据帧。为了更好地解决隐藏终端产生的碰撞问题， IEEE802.11采
用RTS/CTS机制，发送节点和接收节点以握手的方式进行预约。发送站点首先发送一个短RTS帧 来预约信道，
若信道空闲，接收站点收到RTS帧后经过SIFS时隙，发送一个CTS帧。发送节点收到CTS帧后， 即可发送数据
帧。接收节点正确接收后发送一个回应帧ACK帧，来确认正确收到该数据帧，
当某个站点有数据帧发送时，首先检测信道状态，如果信道处于空闲状态超过一个DIES时隙时，站点将立 即发送数据
帧；否则，站点将一直监听信道，直到信道处于空闲超过一个DIFS时隙为止。当信道空闲时间满 足DIFS时隙长度后，站点随
机退避一段时间后发送数据帧。为了更好地解决隐藏终端产生的碰撞问题， IEEE802.11采用RTS/CTS机制，发送节点和接收
节点以握手的方式进行预约。发送站点首先发送一个短RTS帧 来预约信道，若信道空闲，接收站点收到RTS帧后经过SIFS时
隙，发送一个CTS帧。发送节点收到CTS帧后， 即可发送数据帧。接收节点正确接收后发送一个回应帧ACK帧，来确认正确
收到该数据帧，如图1所示。
图1 CSMA+RTS/CTS接人机制
为了避免碰撞，IEEE 802.11使用二进制指数退避算法（binary exponentialbackoff algorithm）。具体 方法是，在应用二
进制指数退避算法时，站点首先从0和竞争窗口（contentIon window，CW）之间选择一个 随机数，然后节点通过这一随机数
来计算所需的退避时间（Backoff Time）。
Backoff Time＝Random（0，CW）×SlotTime
其中，SlotTime为协议时隙。
当某个想发送数据帧的站点使用退避算法选择竞争窗口中的某个数值后，就根据该数值设置一个退避计时 器Timer。若在
该时隙时间段内，信道保持空闲，则Timer减1；若信道忙，则冻结退避计时器的数值Timer不 变，并记录下当前值，重新等待
媒体变为空闲。经过时间DIFS后，站点继续启动退避计时器（从Timer剩下 的记录值开始减1），直到Timer为0，开始发送数
据帧。在IEEE 802.11标准协议中，每个站点都执行载波监 听，来判断信道的忙闲状态。因此，每个节点都能实时得到网络状
态信息，我们可以根据此信息来规划节点 的发送动作。
1．时隙利用率
我们给时隙利用率作出这样定义：IEEE 802.11协议中每个节点在发送数据帧前执行退避算法，并检测信道 状态，那么时
隙利用率为退避计时器被冻结次数与退避过程经过的总时隙的比值。
Num_Busy_Times表示该节点退避计时器被冻结的次数，Num_Available_slots表示退避过程经过的总时隙数 ，包括空闲
时隙和忙时时隙。
2，优化例证算法P_PBA
IEEE 802.11 DCF协议采用标准的二进制指数退避算法，通过竞争窗口和退避级数两个参数来解决碰撞问题 。初始条件
下退避级数为0，竞争窗口值为最小值CWmin。每次传输碰撞后，退避级数增加l，竟争窗口值将 翻倍直到达到最大值
CWmax。在每次成功传输后，退避级数变为0，竞争窗口恢复为最小值CWmin。在网络竞 争等级低时，算法显示出良好的性
能。但当网络竞争等级高时，网络中活跃节点多，大量节点在成功发送数 据帧后，将竞争窗口值变为最小值，则各个节点再
次发送数据帧时碰撞概率增大，进而重新碰撞选择竞争窗 口值。而重新碰撞选择竞争窗口值过程，会导致更多无意义的碰
撞，使得网络吞吐量迅速下降，整个网络性 能恶化。
该节例证提出MAC协议优化例证P＿PBA算法。P_PBA算法在站点发送数据帧成功后，按一定概率P'将竞争窗 口变为最
小值，否则以概率1-P'保持竞争窗口不变。概率P'计算公式为P'＝1-s_u。由于IEEE 802.11中节点 执行载波监听机制，因此时
评论0
最新资源