第 35 卷 第 3 期 电 子 科 技 大 学 学 报 Vol.35 No.3
2006 年 6 月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China Jun. 2006
一种802.11DCF性能分析的简单方法
黎 宁
1
，史诚光
2
(1. 中国电子科技集团公司第七研究所 广州 510310; 2. 第二炮兵装备部 北京 海淀区 100085)
【摘要】为了简化全互连环境饱和情况下IEEE 802.11DCF的性能分析方法，采用了一种简单的盒子－球模型。研究了将
活跃结点发送报文时的碰撞转换成对相同数目的球独立随机放入多个盒子问题，盒子数目与活跃节点的平均竞争窗口相关。
当有多个球恰巧落入同一个盒子中时，表明相应时刻会有碰撞发生。针对结点重发次数有限的实际情况，将发送结点的状态
变化看作一个一维有限状态的马尔可夫过程，提出了一种基于虚发送周期和平均竞争窗口的计算802.11DCF容量的简单方法。
仿真结果验证了该方法的合理性。
关 键 词 802.11DCF; 盒子－球模型; 虚发送周期; 平均竞争窗口; 网络容量
中图分类号 TN925.93 文献标识码 A
An Easy Way for 802.11DCF Performance Analysis
LI Ning
1
，SHI Cheng-guang
2
(1. No. 7 Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation Guangzhou 510310;
2. Ministry of Ordnance Equipment of the 2nd Artillery Haidian Beijing 100085)
Abstract To simplify the performance analysis of IEEE 802.11DCF in a saturated wireless LAN
environment, a simple box-ball model is proposed. It regards the problem of packet transmission collisions as
throwing some balls into several boxes randomly and independently. Balls are equal to the number of active nodes
and boxes are related to the average contention window of each node. When two or more balls happen to fall into
the same box, it means a collision would occur when the corresponding time slot arrives. In concern of limited
retransmissions for every packet, the state transform of transmitting node is approximated as a finite-state
one-dimension Markovian process. A simple method is finally proposed to evaluate the capacity of 802.11DCF
based on the concepts of virtual transmission period and average contention window. Simulation results validate the
analysis.
Key words 802.11DCF; box-ball model; virtual transmission period; average contention window;
network capacity
1 802.11DCF建模及分析
802.11标准是IEEE 802.11工作组制定的无线局域网标准
[1]
，其中的一种接入机制是分布式协作功能
DCF(Distributed Coordination Function，称802.11协
议)，适用于ad hoc网络。文献[2]将每一个活跃结点
在每个空闲时隙开始时刻的发送概率看作是一个服
从几何分布的随机过程，首次采用平均竞争窗口和
虚发送周期的概念来分析协议性能；文献[3]将活跃
结点的状态变化看作一个二维马尔可夫过程，将结
点的当前重发次数和结点的退避过程分别作为一个
因素来考虑；本文采用“盒子－球”模型对报文碰撞问题进行研究，针对结点重发次数有限的情况，建立
一维有限状态马尔可夫模型，用一种相对简单的方法分析802.11DCF在全互连网络中饱和情况下的系统容
量。
RTS CTS DATA ACK
系统时间
t
虚拟发送时间
t
v
碰撞
DIFSSIFS
空闲时隙
时间段
1
时间段
2
时间段
N
C
+1
图1 虚发送期结构图
图1所示是从信道角度来看，成功发送一个报文所经历的过程，称为“虚发送期”，系统所经历的时间
收稿日期：2003 − 12 − 15
基金项目：“十五”国防预研基金资助项目
作者简介：黎 宁(1973 − )，男，博士，主要从事宽带网络技术和无线通信方面的研究.
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