WLAN多接口多信道切换机制与动态网卡选择研究

发布时间：2017-05-25 04:10

  本文关键词：WLAN多接口多信道切换机制与动态网卡选择研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在无线接入技术中,有线或无线链路被用作无线站点与控制中心(或交换中心)之间数据传输的承载链路,这些承载链路共同组成了无线接入网(Radio Access Network, RAN)的回传。回传网络对带宽、时延以及吞吐量等性能有较高要求。随着网络覆盖范围和业务负载的增大,传统的基于xDSL、FTTx以及点到点微波回传方案在高速数据流量及密集网络覆盖的场景下,面临着实现及成本的挑战。点到点微波回传网络一般工作于Licensed频谱,要求视距链路,造成了容量扩充成本较高和频谱短缺的问题。而基于光纤的回传网络价格昂贵,布置耗时。由于WLAN技术具有传输速率高、布点与组网方式灵活、部署成本低等优点,使其具有成为新一代无线回传网络解决方案的潜力。在WLAN中,如何衡量无线信道的质量、及时检测干扰的发生、在切换时选择合适的目标信道以及尽量减少切换时延和丢包率是亟待解决的问题。本文针对WLAN无线回传链路应用场景,在AP端和STA端均配置多个无线网卡,提出了一种联合考虑信道质量和上层业务负载量的多接口多信道的信道状态检测及信道切换机制(MIMC-SDSS)。在该场景中,使用一张网卡作为控制网卡,其余无线网卡作为数据网卡用于传输数据。控制网卡进行周期性信道干扰检测,并计算各个信道的优先级参数。将信道质量和上层业务负载共同作为信道切换的判决条件,当信道干扰程度达到切换判决阂值后启动信道切换操作,切换到优先级参数最高的信道。基于NS-3平台的仿真结果显示,该算法能够有效降低信道切换时延,并缓解因信道切换而导致的吞吐量急剧下降的问题。此外,由于数据流量具有突发性、不稳定等特点,如何根据上层数据流量的变化,动态选择网卡数量、并在多个网卡间合理分配数据流量是需要研究的另一个关键问题。本文提出了一种基于负载感知的动态网卡选择机制(MIMC-DNS),该机制能根据业务负载变化的情况以及网卡的数据传输能力,选择合适数目的网卡用于数据传输。然后根据各个网卡的平均预计发送时延大小,将数据包按比例分配至激活的数据网卡中。性能仿真结果显示,该机制能够根据业务负载大小,动态选择适当数目的网卡进行数据传输。而且能在不降低服务质量的前提下,提高信道使用效率,减少能耗。本文共分为4章。第1章简要介绍了本课题的研究背景、意义以及主要的研究内容。第2章着重阐述了几种多信道MAC协议以及信道扫描及切换的研究现状,并介绍了本文使用的仿真工具。第3章讨论了多接口多信道状态检测及切换机制及其性能仿真与分析。第4章阐述了多接口多信道的动态网卡选择机制,并通过仿真验证了该算法的性能。最后,对论文进行总结,提出未来研究的方向。
【关键词】：WLAN 无线回传 多接口多信道 信道切换 动态网卡选择
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.3 论文主要研究内容与组织结构16-17
• 第2章 IEEE 802.11标准与多信道技术17-30
• 2.1 IEEE 802.11系列标准介绍17-20
• 2.1.1 IEEE 802.11的发展17-18
• 2.1.2 IEEE 802.11协议结构18-20
• 2.2 WLAN信道状态扫描及切换机制简介20-24
• 2.2.1 WLAN信道状态扫描20-22
• 2.2.2 基于SRTT的信道质量检测22-23
• 2.2.3 WLAN信道切换机制23-24
• 2.3 多信道MAC协议24-27
• 2.3.1 基于单收发器的多信道MAC协议24-25
• 2.3.2 多射频多信道MAC协议25-27
• 2.4 NS-3仿真工具简介27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 WLAN多接口多信道状态检测及切换机制30-48
• 3.1 系统模型30-31
• 3.2 信道切换交互过程描述31-33
• 3.3 信道扫描及优先级参数计算33-34
• 3.3.1 ACS检测方法33-34
• 3.3.2 改进的ACS方法34
• 3.4 联合上层业务负载量的信道切换机制34-37
• 3.4.1 联合上层业务负载量的信道切换判决34-35
• 3.4.2 信道切换控制过程35-37
• 3.5 基于NS-3平台的MIMC-SDSS机制仿真实现37-42
• 3.5.1 MIMC-SDSS程序架构37-38
• 3.5.2 VMAC类说明38-39
• 3.5.3 ApScanWifiMac类说明39-41
• 3.5.4 StaScanWifiMac类说明41-42
• 3.5.5 信道切换判决实现42
• 3.6 MIMC-SDSS性能仿真及分析42-47
• 3.6.1 一对干扰节点场景下性能仿真及分析42-46
• 3.6.2 多对干扰节点场景下性能仿真及分析46-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 MIMC动态网卡选择48-56
• 4.1 基于帧长的动态带宽选择算法48-49
• 4.2 MIMC动态网卡选择算法49-53
• 4.2.1 上层负载信息感知50-51
• 4.2.2 MIMC-DNS算法描述51-53
• 4.3 MIMC-DNS性能仿真及结果分析53-55
• 4.3.1 仿真场景配置53
• 4.3.2 仿真结果及分析53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 结论与展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士期间发表的论文及参与的科研项目63

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑相全;基于负载均衡的无线自组网关键技术与算法研究[D];电子科技大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王红香;基于信道绑定的WLAN高效MAC协议研究[D];西安电子科技大学;2013年

  本文关键词：WLAN多接口多信道切换机制与动态网卡选择研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：392691