对抗WLAN系统OBSS频谱效率不足的MAC层设计

发布时间：2019-10-30 16:46

【摘要】：针对无线局域网系统中重叠基本服务集引起的频谱利用率不足问题,通过引入虚拟主信道,提出了两种基于竞争的媒体访问控制层设计方案,即传输机会方案和多竞争方案.传输机会方案基于长数据包传输,适用于有高吞吐量需求的应用,多竞争方案基于短数据包传输,适用于要求短时延的业务.仿真结果表明,通过有效利用重叠基本服务集引起的未被充分利用的频谱资源,传输机会方案能够极大地提高网络吞吐量,多竞争方案则能够显著降低发送短数据包的延时.
【图文】：

示意图,基本服务,可以接收,示意图

ＸＯＰｓｃｈｅｍｅｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｇｒｅａｔｌｙａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄＭＣｓｃｈｅｍｅｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｅｌａｙｆｏｒｓｈｏｒｔｄａｔａｐａｃｋｅｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｂａｓｉｃｓｅｒｖｉｃｅｓｅｔ；ｖｉｒｔｕａｌ－ｐｒｉｍａｒｙｃｈａｎｎｅｌ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ；ｍｕｌｔｉ－ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ图１重叠基本服务集示意图随着无线设备和应用的急剧增加，越来越多的无线局域网络被部署在由多个基本服务集（ＢａｓｉｃＳｅｒｖｉｃｅＳｅｔ，，ＢＳＳ）组成的密集环境中．ＢＳＳ是由多个工作站（ＳＴＡｔｉｏｎ，ＳＴＡ）和一个接入点（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ，ＡＰ）构成的，如图１所示．无线局域网（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）高密度部署必然导致相邻ＢＳＳ区域重叠．为了避免干扰，相邻ＢＢＳ中的ＡＰ必须工作在不同频带上，但由于可用频带资源有限，这一要求通常不能得到满足．当工作在同一频带或有部分频带重叠的两个或多个不相关的ＢＳＳ近到可以接收到对方的传输信息时，正在传输信息的ＢＳＳ中的ＡＰ或ＳＴＡ会阻止其他２０１７年８月第４４卷第４期西安电子科技大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩＤＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＡｕｇ．２０１７Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．４

示意图,方案,示意图,完成时间

用程序中，客户端与服务器之间频繁的短信息交换都会产生较长的延时［１２］．针对这一问题，可以利用空闲信道传输多个短数据帧，如图４所示．为了避免２．１节中提到的无时间限制ＴＸＯＰ方案引起的碰撞和不公平问题，ＢＳＳ１中的数据传输应根据可用信道带宽，在ＴＭＡＸ传输时间内完成．也就是说，每一次参与竞争并成功接入可用信道的ＳＴＡ，需要知道它们的预计传输完成时间，如果预计传输完成时间超出最大允许传输时间ＴＭＡＸ，则此ＳＴＡ不能参与信道接入的竞争．图４ＭＣ方案示意图３仿真结果与分析不失一般性，下面以图２（ａ）所示的ＡＰ重叠场景为例，对所提两种方案进行ＭＡＴＬＡＢ性能仿真．假设ＡＰ１和与其关联的ＳＴＡ可工作在２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ和８０ＭＨｚ带宽模式下，ＡＰ２和与其关联的ＳＴＡ工作在２０ＭＨｚ模式下，在所有仿真中不包括前导码的数据包大小为２０００Ｂ、１５００Ｂ、１０００Ｂ和５００Ｂ，且均未采用帧聚合机制，ＢＳＳ１的主信道一直被ＢＳＳ２占用，ＢＳＳ２传输长数据包（２０００Ｂ）．仿真参数如表１所示，调制编码方式（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ，ＭＣＳ）如表２所示．４西安电子科技大学学报（自然科学版）第４４卷

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