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WIFI6简介及如何测试其吞吐量●Wi-Fi 6 的定义电气电子工程师学会为其定义的名称为IEEE 802.11ax，负责商业认证的Wi-Fi联盟为方便宣传而称作Wi-Fi 6，该标准解决了“大量设备”连接到网络出现的网络拥塞和容量问题。
相比WiFi 5，WiFi 6网络带宽提升4倍，并发用户数提升4倍，网络时延从平均30ms降低至20ms。
无线接入点(AP)能同时处理多达12个的WiFi流。
主要提升了多用户及物联网接入，抗干扰能力提升，带宽1200M以上；●Wi-FI 6的优点以下是早期的WiFi出现年份和全新的WiFi名称：802.11b — Wifi 1 (1999)802.11a — Wifi 2 (1999)802.11g — Wifi 3 (2003)802.11n — Wifi 4 (2009)802.11ac — Wifi 5(2014)1.速度更快（速率从3.5Gbps 提升到9.6Gbps，理论速度提升近3倍）频段：wifi5 只涉及5GHz，wifi6 覆盖2.4/5GHz ，完整覆盖低速和高速设备。
调制模式：wifi6 支持1024-QAM 高于wifi5 的256-QAM ，数据容量更高，更高的数据传输速度。
2.延时更低（MU-MIMO、OFDMA）MU-MIMO （用户多入多出）同时支持上下行，可支持的空间数据流从wifi5的4 条提升至8条最大支持8*8 MU-MIMO wifi速率提升的重要原因，wifi5仅支持下行（下载时才能使用该技术）OFDMA（正交频分多址）是OFDM和FDMA技术的结合，在OFDM对信道进行父载波化后在部分子载波上加载传输数据的传输技术OFDMA 是OFDM的进化OFDM——即正交频分复用技术，它是多载波调制的一种。
通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。
OFDMA——即正交频分多址，它是将无线信道划分为多个子信道(子载波)，形成一个个频率资源块，用户数据承载在每个资源块上，而不是占用整个信道，实现在每个时间段内多个用户同时并行传输。
国外主要传统卫星通信运营服务商发展策略分析文|张蕾1 冯彩虹2 张泓翊21．中国空间技术研究院 2．北京空间科技信息研究所摘要：面对全球卫星通信行业迅速发展，运营服务领域市场竞争整体加剧，研究分析了国外主要传统卫星通信运营服务商的运营情况、发展历程和策略，总结提出了这些运营服务商的主要发展策略。
关键词：卫星通信；运营服务；发展策略一、引言在当今全球卫星通信产业加速变革的背景下，各国都非常重视卫星通信产业的发展，纷纷斥巨资投入，并探索实施积极的发展策略，促进卫星技术突破，推动市场产业繁荣。
国外主要传统卫星通信运营服务商在这一趋势下扮演着重要角色，它们凭借着先进技术、丰富经验和全球化运营能力，成为了卫星通信产业的中流砥柱。
本文通过研究国外主要传统卫星通信运营服务商的发展策略，深入了解他们在市场竞争中的优势和成功经验，为我国卫星通信运营服务产业的发展提供有益的支持和借鉴。
二、主要传统卫星通信运营服务商排名卫星产业链可以分为卫星制造业、发射服务业、地面设备制造业和卫星服务业。
从卫星产业结构来看，美国卫星产业协会（SIA）数据显示，2022年卫星产业链中卫星制造、发射服务、地面设备制造和卫星服务占总市场规模的比例分别为5.6%、2.5%、51.6%和40.3%，卫星服务业规模仅次于地面设备制造业。
其中，卫星服务业是卫星产业中起步最早、发展最为成熟的领域，也是未来卫星产业竞争尤为激烈的领域。
从竞争格局来看，截至2021年底，全球共有40余家主要传统固定通信卫星运营商，其中按业务收入规模进行排名，前三位分别是欧洲卫星公司（SES）、欧洲通信卫星公司（Eutelsat）、加拿大电信卫星公司（Telesat），2021年营收分别为136、88和49亿元。
从各运营商运营卫星数量来看，2021年全球运营规模前三位企业分别是SES、国际通信卫星公司（Intelsat）和Eutelsat，三家企业卫星数量分别为70、50及36颗。
LTE无线网络性能测试与分析无线网络性能测试与分析是一项关键的任务，它帮助我们评估和优化LTE（Long Term Evolution）无线网络的性能。
在LTE网络中，无线网络性能测试和分析对于提高网络的可靠性、容量和用户体验至关重要。
本文将讨论LTE无线网络性能测试与分析的重要性、方法和一些常见的性能指标。
首先，我们必须了解LTE无线网络的特点和提供的服务。
LTE是一种4G无线通信技术，其主要目标是提供高速数据传输、低延迟和广泛的覆盖范围。
为了实现这些目标，LTE网络使用了多种技术，如OFDMA（正交频分多址）、MIMO（多天线输入多天线输出）和空间复用等。
这些技术对于提高网络容量和用户体验至关重要。
在进行LTE无线网络性能测试之前，我们需要确定测试的目标和需求。
这可能包括测量网络的覆盖范围、吞吐量、延迟、信号质量和网络可靠性等。
通过测试这些指标，我们可以评估网络的性能，并找到任何潜在的问题和瓶颈。
进行LTE无线网络性能测试的一种常见方法是使用专业的测试设备和软件。
这些设备可以模拟真实的网络环境，并提供准确的性能数据。
通过放置测试设备在不同的位置，并进行连续的测试，我们可以获取覆盖范围的数据，并检查网络的弱点。
另一种常见的测试方法是使用智能手机或其他移动设备进行测试。
这种方法更接近实际用户的体验，并可以帮助我们评估真实的网络性能。
通过安装测试应用程序，并在不同的地点进行测试，我们可以获得有关吞吐量、延迟和信号质量等性能指标的数据。
在进行LTE无线网络性能测试之后，我们需要对数据进行分析。
这包括对性能指标进行统计和可视化，并查找任何异常或问题。
通过分析数据，我们可以识别网络的弱点，并采取相应的措施来解决问题和提升网络性能。
在LTE无线网络性能测试和分析中，有一些常见的性能指标需要关注。
首先是覆盖范围，即网络信号的传输范围。
通过测量信号强度和信号干扰等参数，我们可以确定网络的覆盖范围，并找到信号衰减的原因。
Lora技术的传输速率与网络吞吐量关系分析引言：在当今物联网快速发展的时代，低功耗广域网（LPWAN）技术备受关注。
Lora（Long Range）作为一种最常用的LPWAN通信技术之一，以其长距离高覆盖和低功耗的特点，广泛应用于诸如物联网、智能城市、农业、工业自动化等领域。
然而，Lora技术的传输速率与网络吞吐量之间的关系一直备受讨论。
本文将分析Lora技术的传输速率与网络吞吐量的关系，并探讨其对实际应用的影响。
Lora技术概述：Lora技术是由Semtech公司开发的一种长距离、低功耗、低数据率的无线通信技术。
其工作频段通常在433MHz、868MHz、915MHz等频段。
相比于传统的通信技术，如WiFi、蓝牙等，Lora技术的主要特点是长距离传输和超低功耗。
这使得Lora技术在远程监测、传感器网络等应用场景中具有独特的优势。
Lora技术的传输速率：Lora技术的传输速率是指在单位时间内传输的比特数。
传输速率直接影响到信号的传输效率和数据传输的时间。
Lora技术的传输速率取决于以下几个因素：1. 带宽（Bandwidth）：Lora技术中的带宽是指信号的频谱宽度，通常可选择的带宽为7.8kHz、15.6kHz、31.2kHz、62.5kHz、125kHz、250kHz和500kHz。
较宽的带宽可以提高传输速率，但会导致较大的信号功率消耗。
2. 扩频因子（Spreading Factor）：Lora技术利用扩频技术，将信号由原始的窄带信号扩展为较宽的带宽信号。
扩频因子越大，传输速率越低，但能够提高信号的传输距离和抗干扰能力。
3. 前导码长度（Preamble Length）：前导码长度是指用于同步和传输起始信息的码长。
较长的前导码长度可以提高传输速率，但也会增加信号的功耗。
综上所述，Lora技术的传输速率可以通过选择适当的带宽、扩频因子和前导码长度来进行调节，以满足不同应用场景的需求。
Lora技术的网络吞吐量：网络吞吐量是指在单位时间内通过网络传输的数据量。
LEO卫星网络海量遥感数据下行的负载均衡多径路由算法刘沛龙;陈宏宇;魏松杰;程浩;李帅;汪骏勇【摘要】LEO 卫星网络能够为各类用户提供全球无缝实时数据通信,近年来得到了快速发展.与此同时,空间数据源如遥感卫星的海量载荷数据下行体制依旧采用传统的存储转发方式,如果将此类卫星接入配有星间链路的LEO 卫星网络,可以有效提高空间任务数据的实时性.但是需要为这种应用需求设计专门的卫星网络负载均衡路由算法.针对视频卫星实时直播的应用场景,设计了一套并行链路不相交多径路由算法SPEMR.OPNET仿真结果表明SPEMR实现的多径方案的性能劣化指数为0.32,仅为TLR路由协议的32%,传统DSP方案的21%,具有相对更强的实时传输海量数据的能力.%LEO satellite networks can provide seamless real-time data communication for all kinds of users, which de-veloped rapidly in recent years. At the mean time, the massive payload data down-link system of space data sources, such as remote sensing satellites, still make use of traditional storage and forward mode. The real-time performance of space mission data will be improved effectively, if such satellites are connected to LEO satellite networks equipped with inter satellite links. However, it is necessary to design a specialized satellite network load balancing routing algorithm. Satellite parallel edge-disjoint multipath routing protocol (SPEMR) was designed for remote sensing satellite real-time down-link applications. OPNET simulation results indicate that the performance degradation index(DI) of the multipath scheme im-plemented by SPEMR is 0.32, which is only 32% of the TLR and 21% of the traditional DSP scheme.It is demonstrated that SPEMR has the better capability of transmitting massive data in real time.【期刊名称】《通信学报》【年(卷),期】2017(038)0z1【总页数】8页(P135-142)【关键词】LEO;卫星网络;多径;遥感;路由【作者】刘沛龙;陈宏宇;魏松杰;程浩;李帅;汪骏勇【作者单位】中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;上海微小卫星工程中心,上海 201203;中国科学院大学,北京 101407;上海微小卫星工程中心,上海 201203;南京理工大学计算机与工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学计算机与工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学计算机与工程学院,江苏南京210094;中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;上海微小卫星工程中心,上海 201203;中国科学院大学,北京 101407【正文语种】中文【中图分类】TN927众所周知，LEO（low earth orbit）卫星网络凭借其全球覆盖性、部署灵活性等诸多独特优势，在全球通信系统中一直是地面网络的有效补充[1]。
天地一体化信息网络中物理层安全方案 马方舒，王 岩，张国威，程宇新（北京大学信息与通信研究所，北京 １００８７１）摘 要：首先阐述当前主流的物理层安全技术，并介绍相关技术指标；然后针对天地一体化信息网络中的3种典型场景，对其中物理层安全方面的相关研究进行阐述；最后，针对3种典型场景的物理层安全提出需要解决的问题，并对可行性方案进行探讨。
关键词：天地一体化信息网络；物理层安全；网络架构；卫星通信中图分类号：TN918文献标识码：Adoi: 10.11959/j.issn.2096-8930.20200210Physical Layer Security Schemesin Space-Integrated-Ground Information NetworkMA Fangshu, WANG Yan, ZHANG Guowei, CHENG YuxinInstitute of Information and Communication Technology, Peking University, Beijing 100871, ChinaAbstract: Firstly, the current mainstream technologies of physical layer security were summarized and the relevant technical indicators were introduced; Then, the research on physical layer security in three typical scenarios of the space-integrated-ground information network was summarized; Finally, problems need to be solved for the physical layer security of the three typical scenarios were proposed, and feasible schemes were discussed.Keywords: space-integrated-ground information network, physical layer security, network architecture, satellite communication收稿日期：2020-11-13；修回日期：2020-11-30１ 引言天地一体化信息网络是在国家战略需求的引领下，在地面网络基础上融合空间网络，实现天、空、地三网协同，并为全球范围内陆、海、空、天各类用户提供可随时接入的安全保质的公用信息基础设施[1]。
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀空间电子技术２３ＳＰＡＣＥＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第４期关于ＬＥＯ卫星Ｗｉ￣Ｆｉ网络吞吐量的分析①何㊀雯ꎬ陶孝锋ꎬ任德锋(中国空间技术研究院西安分院ꎬ西安㊀７１００００)㊀㊀摘㊀要:文章针对ＬＥＯ星地链路传播时延长而造成地面Ｗｉ￣Ｆｉ协议的确认超时问题ꎬ以及星地大覆盖范围下隐藏终端间的严重冲突问题ꎬ在对地面Ｗｉ￣Ｆｉ协议ＭＡＣ帧交换过程进行研究的基础上ꎬ提出了根据传播时延对超时重传时间进行动态调整的方案ꎮ通过对星地Ｗｉ￣Ｆｉ场景下的ＲＴＳ/ＣＴＳ机制及传输成功㊁失败条件的分析ꎬ考虑了不可忽略的传播时延㊁隐藏终端因素ꎬ改进了Ｇ.Ｂｉａｎｃｈｉ建立的二维马尔科夫模型ꎬ并借助数值分析ꎬ得到了改进协议模型下的系统归一化吞吐量大小ꎮ最后通过ＭＡＴＬＡＢ软件ꎬ验证了模型和仿真场景下的吞吐量变化情况ꎬ二者基本一致ꎮ仿真结果表明ꎬ传输距离的增加引起了信道资源的浪费ꎬ吞吐量随之下降ꎻ改进的ＲＴＳ/ＣＴＳ机制降低了用户间的碰撞冲突概率ꎬ吞吐量对用户数的变化不敏感ꎮ此外ꎬ理想状态下的系统吞吐量随数据帧长的增加而增加ꎬ而在误码率一定的情况下ꎬ存在最佳帧长ꎬ使得系统性能最佳ꎮ因此ꎬ改进方案使得ＤＣＦ协议在星地场景中可用ꎬ为卫星Ｗｉ￣Ｆｉ的研究提供了一定的理论支撑ꎮ关键词:８０２.１１ＤＣＦꎻ传播时延ꎻ隐藏终端ꎻ吞吐量中图分类号:ＴＮ９２７㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７４￣７１３５(２０１８)０４￣００３２￣０６ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７４￣７１３５.２０１８.０４.００７ＴｈｒｏｕｇｈｐｕｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬＥＯＳａｔｅｌｌｉｔｅＷｉ￣ＦｉＮｅｔｗｏｒｋＨＥＷｅｎꎬＴＡＯＸｉａｏｆｅｎｇꎬＲＥＮＤｅｆｅｎｇ(ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(Ｘｉ ａｎ)ꎬＸｉ ａｎ㊀７１００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔｔｉｍｅｏｕｔｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＷｉ￣ＦｉｐｒｏｔｏｃｏｌｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｌｏｎｇＬＥＯｓａｔ￣ｅｌｌｉｔｅｌｉｎｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｃｏｎｆｌｉｃｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈｉｄｄｅｎｔｅｒｍｉｎａｌｓｕｎｄｅｒｔｈｅｌａｒｇｅｃｏｖｅｒａｇｅｏｆｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅ.Ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｓｃｈｅｍｅｔｏｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙａｄｊｕｓｔｔｈｅｔｉｍｅｏｕｔｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｉｍｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅ￣ｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＷｉ￣ＦｉｐｒｏｔｏｃｏｌＭＡＣｆｒａｍｅｅｘｃｈａｎｇｅｐｒｏｃｅｓｓ.ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＲＴＳ/ＣＴＳｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｓｕｃｃｅｓｓ/ｆａｉｌｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＷｉ￣Ｆｉｓｃｅｎｅｉｎｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅꎬｔｈｅｎｏｎ￣ｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｄｅｌａｙａｎｄｈｉｄｄｅｎｔｅｒｍｉｎａｌｆａｃ￣ｔｏｒｓａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄꎬｗｅｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭａｒｋｏｖｍｏｄｅｌｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙＧ.Ｂｉａｎｃｈｉ.Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙ￣ｓｉｓꎬｔｈｅｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｐｒｏｔｏｃｏｌｍｏｄｅｌｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ.ＦｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅＭＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈａｔｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｓａｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｃａｕｓｅｓｔｈｅｗａｓｔｅｏｆｃｈａｎｎｅｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｓ.ＴｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＲＴＳ/ＣＴＳｍｅｃｈａｎｉｓｍｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｕｓｅｒｓꎬａｎｄｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｉｓｎｏｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｕｓｅｒｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｉｎａｎｉｄｅａｌｓｔａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓａｓｔｈｅｄａｔａｆｒａｍｅｌｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓꎬａｎｄｉｎｔｈｅｃａｓｅｗｈｅｒｅｔｈｅｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｉｓｃｏｎｓｔａｎｔꎬｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｆｒａｍｅｌｅｎｇｔｈｉｓｐｒｅｓｅｎｔｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｃｈｅｍｅｍａｋｅｓｔｈｅＤＣＦｐｒｏｔｏｃｏｌａｖａｉｌａｂｌｅｉｎｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｃｅｎｅꎬｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅＷｉ￣Ｆｉ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:８０２.１１ＤＣＦꎻＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎｄｅｌａｙꎻＨｉｄｄｅｎｔｅｒｍｉｎａｌꎻＴｈｒｏｕｇｈｐｕｔ①收稿日期:２０１８￣０６￣０８ꎻ修回日期:２０１８￣０６￣２０ꎮ作者简介:何雯(１９９４ )ꎬ硕士生ꎬ主要研究方向为空间通信技术ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１１６２９９９０２１＠ｑｑ.ｃｏｍ０㊀引言由于位置偏远㊁人口稀少㊁电信运营部署成本高㊁回报低等原因ꎬ世界上有许多发展中国家的农村地区对于通信网络没有访问权限ꎬ他们急需一种低成本的网络连接解决方案ꎮ无线局域网凭借灵活性强㊁安装简单㊁部署成本较低㊁扩展能力好㊁故障定位容易等优势[１]ꎬ得到了广泛的认知与认可ꎮ但目前市面上的无线局域网大多采用ＩＥＥＥ８０２.１１标准[２]ꎬ媒体接入控制(ＭＡＣ)层主要采用分布式协调功能(ＤＣＦ)机制ꎮ然而ꎬＩＥＥＥ８０２.１１ＤＣＦ在短距离静态网络具有良好的性能ꎬ而对于存在隐藏终端的长距离链路环境ꎬ其吞吐量则大幅度降低ꎮ图１为本文研究采用的ＬＥＯ星地Ｗｉ￣Ｆｉ系统模型ꎬ以低轨卫星作为接入点ＡＰꎬ为手机㊁电脑等大量普通无线终端提供单向的广播服务ꎬ以及卫星Ｗｉ￣Ｆｉ地面站或卫星Ｗｉ￣Ｆｉ终端的双向通信服务ꎮ普通地面终端既可以接收卫星广播的数据分发内容ꎬ也可以通过地面站接入网络ꎮ上下行共用一个信道资源ꎬＡＰ与终端分时工作ꎬ且采用定向天线技术ꎬ暂不考虑星间切换问题ꎮ本文首先对８０２.１１ＤＣＦ协议进行简单介绍ꎬ分析了ＬＥＯ星地链路传播时延长㊁存在隐藏终端等特点ꎮ鉴于传统协议的不适应性[３]ꎬ提出了根据传播时延动态调整超时重传时间(ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ)的方案ꎬ并建立了考虑隐藏终端问题的马尔科夫模型ꎬ仿真分析了ＤＣＦ协议在不同距离时ꎬ系统吞吐量随节点数㊁帧长及隐藏终端数的变化情况ꎮAPＷｉ￣Ｆｉ系统模型Ｆｉｇ.１㊀ＬＥＯｓａｔｅｌｌｉｔｅＷｉ￣Ｆｉｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌ１㊀８０２.１１ＤＣＦ协议概述[４]ＤＣＦ是标准ＣＳＭＡ/ＣＡ访问机制的基础ꎬ在传送数据之前ꎬ先检查无线链路是否处于清空状态ꎮ为了避免冲突的发生ꎬ当某个传送点占用信道时ꎬ工作站会随机为每个帧选定一段退避(ｂａｃｋｏｆｆ)时间ꎬ在某些情况下ꎬ可利用ＲＴＳ/ＣＴＳ清空技术进一步减少冲突的可能性ꎮ８０２.１１采用肯定确认机制ꎮ所有传送出去的帧都必须得到响应ꎬ只要有任何一个环节失败ꎬ该帧即被视为已经漏失ꎮＦｉｇ.２㊀Ｂｉｎａｒｙｉｎｄｅｘｂａｃｋ￣ｏｆｆｐｒｏｃｅｓｓ图２所示为ＤＣＦ协议的退避算法ꎮ当待发送帧的节点检测到信道空闲时间持续ＤＩＦＳ后ꎬ便会执行二进制指数退避过程ꎻ同时ꎬ工作站会在竞争窗口中随机挑选某个时隙进行退避ꎬ并等候该时隙到来进行数据传输ꎮ当多个工作站试图同时访问媒介时ꎬ挑到最先到来时隙的工作站可以优先传送ꎮ若传送失败ꎬ竞争窗口则以２的指数倍数增长进行下一阶段的退避ꎮ当竞争窗口达到最大极限时ꎬ就会维持该值ꎬ直至达到最大重传次数的限制ꎬ丢弃该帧ꎬ并将窗口值初始化ꎮ２㊀距离对ＤＣＦ协议的影响８０２.１１采用肯定确认(ｐｏｓｉｔｉｖｅａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ￣ｍｅｎｔ)机制ꎮ所有传出去的帧必须得到响应ꎮ只要任何一个环节失败ꎬ该帧即被视为已经漏失[５]Ｆｉｇ.３㊀ＤａｔａｆｒａｍｅｅｘｃｈａｎｇｅｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｃｏｍｍｅｒｃｉａｌＷｉ￣Ｆｉ３３２０１８年第４期何雯ꎬ等:关于ＬＥＯ卫星Ｗｉ￣Ｆｉ网络吞吐量的分析㊀㊀如图３所示ꎬＳＴＡ１与ＳＴＡ２从各自的竞争窗口ＣＷ中选择一个随机数ꎬ两者碰巧均随机到了３并以此作为随机回退计数值ꎮ在经过３个ｓｌｏｔｔｉｍｅ之后ꎬＳＴＡ１和ＳＴＡ２同时倒数至０时ꎬ将会同时发送数据ꎮ从图３虚线框可看出ꎬ在ＡＰ处由于两者信号互相干扰ꎬ从而无法正确解码ꎬ出现ＣＲＣ校验错误ꎬ即发生冲突ꎮ而ＡＰ也不会给任意节点反馈数据包ꎬ当两节点在规定时间(ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ)内无法收到回复的ＡＣＫ帧时ꎬ则认为传输失败ꎬ等待ＥＩＦＳ后ꎬ准备进行下一次竞争ꎮ无线网络中源站采用重传定时器表示ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ值ꎮ商业Ｗｉ￣Ｆｉ通信距离一般在３００ｍ以内ꎬ空中传播时延为１μｓꎬ远远小于２０μｓ的时隙时间ꎬ因此ꎬ可忽略时延对数据帧传输的影响ꎮ重传计数器的设置如下:ＡＣＫ＿ｔｉｍｅｏｕｔ＝ＳＴＦＳ＋ＳＩＦＳ＋ＡＣＫ(１)㊀㊀图４反映了传统８０２.１１ＤＣＦ协议在不同节点数下的系统吞吐量随传输距离的变化情况ꎮ当传输距离超过３００ｍ后ꎬ归一化吞吐量迅速下降至０ꎬ进而说明ＤＣＦ原协议无法直接应用于卫星Ｗｉ￣Ｆｉ场景中ꎮ09.08.07.06.05.04.03.02.01.002004006008001000Ｆｉｇ.４㊀ＣｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｕｎｄｅｒｃｏｍｍｅｒｃｉａｌＷｉ￣ＦｉＬＥＯ卫星的轨道高度为４００ｋｍ~１２００ｋｍꎬ传播时延至少为６６.６７μｓꎮ若直接将商业Ｗｉ￣Ｆｉ应用到星地Ｗｉ￣Ｆｉ信道中ꎬ则源站ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ值将远远小于实际收到的来自目的站ＡＣＫ的时间ꎬ即使数据帧成功被目的节点所接收ꎬ但由于受较长传播时延的影响ꎬ回复帧不可能在规定的时间内到达源站ꎮ那么ꎬ站点将默认为数据包在传输过程中产生冲突或误码ꎬ并准备下一次竞争重传此数据包ꎬ如图５所示ꎮ因此ꎬ不合适的ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ值将会造成无线传输环境的混乱ꎬ数据帧甚至被丢弃ꎬ致使系统吞吐量性能急剧下降ꎮABＦｉｇ.５㊀Ｄａｔａｆｒａｍｅｅｘｃｈａｎｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｃｈａｎｎｅｌ因此ꎬ考虑星地无线网络无法忽略的传播时延ꎬ必须对ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ值进行适应性修改ꎬ才能使商业Ｗｉ￣Ｆｉ协议应用于ＬＥＯ星地无线网络环境中ꎮ根据图４ＭＡＣ数据帧交换过程ꎬ这里提出一种根据传播时延动态调整ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ的方案ꎮ对于远距离Ｗｉ￣Ｆｉ通信网络ꎬＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ必须考虑数据帧传输过程中经历的较长的传播时延ꎬ若发送点在规定的重传时间内未收到收端回复的ＡＣＫ信号ꎬ则认为传输失败ꎬ需要重新竞争信道进行重传ꎮ重传计数器的设置如(２)㊁(３)式所示ꎮ㊀㊀ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ＝２∗Ｐｒｏｐｔｉｍｅ＋ＳＩＦＳ＋ＡＣＫ＋ＳｌｏｔＴｉｍｅ(２)㊀㊀ＣＴＳ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ＝２∗Ｐｒｏｐｔｉｍｅ＋ＳＩＦＳ＋ＡＣＫ＋ＳｌｏｔＴｉｍｅ(３)㊀㊀其中ꎬＰｒｏｐｔｉｍｅ表示传播时延ꎬＳＩＦＳ为短帧间间隔ꎬＳｌｏｔＴｉｍｅ为时隙长度ꎮ2004006008001000075.07065.06055.05045.04035.03025.Ｆｉｇ.６㊀ＣｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｕｎｄｅｒｓａｔｅｌｌｉｔｅＷｉ￣Ｆｉ４３空间电子技术２０１８年第４期图６反映了星地Ｗｉ￣Ｆｉ系统吞吐量的变化情况ꎬ是根据传播时延对ＣＳＭＡ/ＣＡ模式下的ＡＣＫ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ做出调整后ꎬ在用户均互为可见节点的条件下得到的ꎮ用户数的增加使得竞争冲突加剧ꎬ吞吐量随之下降ꎮ而当传输距离越来越大时ꎬ传播时延不可避免地浪费了信道资源ꎬ使归一化吞吐量与传输距离成反比ꎮ对比图４可知ꎬ参数调整后的ＣＳ￣ＭＡ/ＣＡ协议在ＬＥＯ星地Ｗｉ￣Ｆｉ网络是可用的ꎮ该仿真采用８０２.１１Ｇ标准ꎬ信号传输速率为１１Ｍｂｉｔ/ｓꎮ３㊀马尔科夫模型在无线网络中ꎬ当某节点在信道中传输信息时ꎬ其隐藏终端无法监测到忙闲状态ꎬ始终认为信道空闲ꎬ待窗口退避至０后仍进行信息的传输ꎬ那么多个站点便会在接收端形成冲突ꎬ增加了信道碰撞概率ꎬ进而造成网络时隙资源的无序争用和浪费ꎬ也会使得发送端有效信息的丢失和大量时间的浪费ꎬ从而降低了系统的吞吐量ꎮＬＥＯ卫星覆盖面积可达数十万平方公里ꎬ由于地面终端的发射功率有限ꎬ因此ꎬ相距较远的终端间难以检测到彼此状态ꎬ几乎都变成了隐藏终端[６]ꎮ本节基于文献[７]㊁[８]提出的马尔科夫模型进行了改进ꎬ并对隐藏终端问题进行分析ꎮ在ＬＥＯ卫星Ｗｉ￣Ｆｉ网络中各节点采取ＤＣＦ竞争方式接入信道ꎬ利用ＲＴＳ帧向目的节点请求发送ꎮ一旦获取信道ꎬ则将成功传输所需要的这段时隙(ＮＡＶ)分配给该节点ꎬ其他节点即使接入信道也无法正常传输ꎮ若在某节点Ａ传输的过程中ꎬ节点Ｂ开始发送数据ꎬ但由于传播时延较长ꎬ两节点不会同时到达ＡＰ端ꎬ则后者不会对前者的传输造成任何影响ꎮ当节点Ａ到达ＡＰꎬ规定在之后的ＮＡＶ时间内ꎬ时隙仅分配给节点Ａꎬ而不再处理其他节点消息ꎮ当其他节点收到关于节点Ａ的ＣＴＳ广播帧后ꎬ将会被初始化或冻结退避计数器ꎬ待节点Ａ传输完成后重新竞争信道ꎮ而当多个节点的窗口值同时退避至０进而发送数据帧ꎬ那么ꎬＲＴＳ帧会同时到达ＡＰ接收端ꎬ产生冲突ꎬＡＰ不会向任意源端回复ＣＴＳꎮ当站点在规定的ＣＴＳ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ内未收到任何回复信息时ꎬ则认为产生了冲突ꎬ此时执行二进制指数退避算法ꎬ等待重新竞争信道ꎮＮＡＶ＝２ＳＩＦＳ＋３δ＋ＣＴＳ＋ｔＤＡＴＡ＋ＡＣＫ(４)㊀㊀假设:(１)信道环境是理想的ꎬ不存在误码情况ꎻ(２)各站点处于饱和网络容量ꎬ任何时刻均有数据待传ꎻ(３)各可见节点及隐藏节点的碰撞概率和发送概率分别为固定值ꎻ(４)超时重传时间限制采用上文提出的ＣＴＳ＿Ｔｉｍｅｏｕｔ改进方案ꎮＦｉｇ.７㊀Ｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭａｒｋｏｖｍｏｄｅｌ当某站点Ａ处于ｂｉꎬ０的退避阶段ꎬ传输成功的条件是:(１)其他站点(隐藏终端)此时未在信道中传输ꎬ概率为Ｐｓ１ꎮ成功传输所需时间为Ｔｓꎻ传输失败浪费的时间为ＴｃꎮＰｓ１＝(１－Ｔｓ(１－ｐ)τ－Ｔｃｐτ)ｎ－１(５)Ｔｓ＝ＲＴＳ＋ＣＴＳ＋Ｈ＋ＤＡＴＡ＋ＡＣＫ＋３ＳＩＦＳ＋４δ(６)Ｔｃ＝ＲＴＳ＋ＣＴＳ＋ＳＩＦＳ＋２δ(７)㊀㊀(２)所有其他站点此时并未退避到０ꎬ概率为Ｐｓ２ꎮτ为在某时隙发送的概率ꎮＰｓ２＝(１－τ)ｎ－１(８)㊀㊀当站点Ａ退避至ｂｉꎬ０准备传输时ꎬ失败概率为ｐ＝１－Ｐｓ１ Ｐｓ２(９)㊀㊀因此ꎬ当站点Ａ退避至０待传时ꎬ其存在以下３种转移概率:(１)若此时信道中有正在传输的站点ꎬ则站点Ａ发送失败ꎬ将其退避窗口重置为初始值ꎬ待其他站点传输完成后重新竞争信道重传ꎮＰ１＝Ｐ{０ꎬｋ｜ｉꎬ０}＝１－Ｐｓ１(１０)５３２０１８年第４期何雯ꎬ等:关于ＬＥＯ卫星Ｗｉ￣Ｆｉ网络吞吐量的分析㊀㊀(２)若此时信道中没有其他站点在传ꎬ但是有其他站点同时退避至０也准备传输时ꎬ则会产生竞争冲突ꎬ此时执行二进制指数退避算法ꎬ重新竞争信道ꎮＰ２＝Ｐ{ｉꎬｋ｜ｉ－１ꎬ０}＝Ｐｓ１ (１－Ｐｓ２)(１１)㊀㊀(３)若此时信道中没有其他站点待传ꎬ且没有其他站点同时退避到０ꎬ站点Ａ传输成功ꎮ若站点Ａ在缓冲区有待传数据ꎬ则退避窗口初始化后继续竞争信道ꎮＰ３＝Ｐ{０ꎬｋ｜ｉꎬ０}＝Ｐｓ１ Ｐｓ２(１２)㊀㊀当某站点Ｂ处于ｂｉꎬｊ(ｊʂ０)的退避阶段ꎬ则其存在以下两种转移概率:(１)信道中某站点Ａ正在传输ꎬ当站点Ｂ收到ＡＰ回复给站点Ａ的ＣＴＳ广播帧后ꎬ将退避计数器冻结ꎬ待站点Ａ在传输完成后ꎬ继续退避ꎮｇ＝Ｐ{ｉꎬｋ｜ｉꎬｋ}＝(１－ＰＳ１)(１－(τｌ)ｎ－１)(１３)㊀㊀其中ꎬｌ为从站点Ａ发送ＲＴＳ帧直至收到ＣＴＳ回复帧的时间ꎮｌ＝ＲＴＳ＋δ＋ＳＩＦＳ＋ＣＴＳ＋δ(１４)㊀㊀(２)当信道中没有其他节点正在传输ꎬ或站点Ｂ还未收到关于其他节点的ＣＴＳ回复帧时ꎬ将会认为信道空闲ꎬ继续退避ꎮ１－ｇ＝Ｐ{ｉꎬｋ｜ｉꎬｋ＋１}(１５)㊀㊀根据马尔科夫模型可知ꎬτ＝ðｍｉ＝０ｂｉꎬ０＝１－(Ｐ２)ｍ＋１１－(Ｐ２)ｂ０ꎬ０(１６)㊀㊀ðｍｉ＝０ðＷｉ－１ｋ＝０ｂｉꎬｋ＝ðｍｉ＝０ｂｉꎬ０Ｗｉ＋１２(１－ｇ)＝ðｍｉ＝０(Ｗｉ＋１)(Ｐ２)ｉ２(１－ｇ)ｂ０ꎬ０＝１(１７)㊀㊀其中ꎬＰｉ为某时隙信道空闲的概率ꎻＰｔｒ为某时隙中至少有一个站点在传输的概率ꎻＰｓ为某时隙内有且仅有一个站点传输成功的概率ꎻＰｃ为某时隙至少有两个站点传输产生冲突的概率ꎮＰｉ＝１－Ｐｔｒ＝(１－τ)ｎ(１８)Ｐｓ＝ｎτ(１－τ)ｎ－１Ｐｔｒ＝ｎτ(１－τ)ｎ－１１－(１－τ)ｎ(１９)Ｐｃ＝Ｐｔｒ(１－Ｐｓ)＝１－(１－τ)ｎ－ｎτ(１－τ)ｎ－１(２０)㊀㊀因此ꎬ系统归一化吞吐量为:Ｓ＝ＰｓＰｔｒｔＤＡＴＡＰｉσ＋ＰｓＰｔｒＴｓ＋(１－Ｐｓ)ＰｔｒＴｃ(２１)㊀㊀通过数值分析可得到马尔科夫模型下的系统归一化吞吐量大小ꎮ４㊀仿真分析基于上述分析ꎬ长距离信道产生碰撞的条件是:(１)站点缓冲区均有数据待发送ꎻ(２)站点计数器同时退避到０ꎻ(３)信道中没有其他站点正在传输数据ꎬ处于空闲状态ꎮ接下来通过ＭＡＴＬＡＢ仿真长距离环境下的ＲＴＳ/ＣＴＳ机制ꎬ并分析系统吞吐量随用户数㊁传输距离㊁帧长及误码率的变化ꎮ109.08.07.06.05.04.03.0.Ｆｉｇ.８㊀Ｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｎｏｄｅｓａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅ19876543220040060080010001.0 :578bytes 2312 : : : :bytes 4624bytes 6936bytes 9248bytesＦｉｇ.９㊀Ｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｆｒａｍｅｌｅｎｇｔｈ由图８可知ꎬ随着距离的增加ꎬ吞吐量明显下降ꎬ但ＲＴＳ/ＣＴＳ机制降低了隐藏终端多而造成的碰撞概率ꎬ因此ꎬＭＡＣ层性能对用户数的变化不敏感ꎮ由图９可知ꎬ理想信道环境下的系统吞吐量受帧长６３空间电子技术２０１８年第４期的影响较大ꎬ帧长越长ꎬ单次传输的效率越高ꎬ吞吐量性能越好ꎮ因此ꎬ长距离Ｗｉ￣Ｆｉ更应该采用帧聚合[９]的方式进行数据传输ꎬ以提高ＭＡＣ层效率ꎮ然而ꎬ上述仿真分析是在不考虑误码率的理想信道环境中进行的ꎮ但实质上ꎬＬＥＯ星地链路处于高速的动态变化中ꎬ信号判决容易出错ꎬ必然导致误比特率的升高ꎮ因此ꎬＭＡＴＬＡＢ模拟仿真中考虑了信道误码率的影响ꎬ图１０给出了传输距离为４００ｋｍ时归一化吞吐量随误码率及帧长的变化ꎮ9876543.21.012345678910 /bytes×1010e 7-10e 610e 510e 410e 3----0 06.0 05.0 04.0 03.0 02.0 01.02004006008001000120014001600/bytes--10e 410e 3图１０㊀吞吐量随帧长及误码率的变化Ｆｉｇ.１０㊀Ｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｆｒａｍｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ当存在误码率时ꎬ帧长的增加虽使得单次传输的效率提高ꎬ却又造成误帧率升高ꎬ从而导致吞吐量随帧长的变化先增加再下降ꎮ因此ꎬ在一定的误比特率㊁传播时延条件下ꎬ数据帧存在一个最佳帧长ꎬ使得协议效率最高ꎮ而当误码率越低时ꎬ最佳帧长越长ꎬ归一化吞吐量则越高ꎮ５㊀结论本文针对ＬＥＯ星地Ｗｉ￣Ｆｉ网络传输距离远的特点ꎬ提出了根据传播时延动态调整超时重传时间的方案ꎬ并建立了考虑隐藏终端的马尔科夫模型ꎬ数学分析了发送概率㊁碰撞概率及吞吐量等ＭＡＣ层性能指标ꎮ最后通过ＭＡＴＬＡＢ仿真ꎬ分析了ＬＥＯ星地Ｗｉ￣Ｆｉ网络中ꎬ用户在互为可见和隐藏终端条件下ꎬ系统归一化吞吐量随节点数㊁传输距离及帧长的变化情况ꎮ本文的研究对基于商业Ｗｉ￣Ｆｉ的星地长距离Ｗｉ￣Ｆｉ网络下的双向传输提供了一定的理论支持ꎮ参考文献:[１]㊀胡伟ꎬ陶孝锋.ＬＥＯ星地Ｗｉ￣Ｆｉ网络ＭＡＣ协议研究[Ｊ].空间电子技术ꎬ２０１７ꎬ１４(０４):１０５￣１１０.[２]㊀王维嘉ꎬ靳浩ꎬ李勇ꎬ等.８０２.１１系列标准介绍[Ｊ].数据通信ꎬ２０１１(０４):１９￣２２.[３]㊀王楠.长距离无线Ｍｅｓｈ网络２ＰＭＡＣ协议的实验研究[Ｄ].天津大学ꎬ２０１２.[４]㊀ＧＡＳＴＭＳ.８０２.１１无线网络权威指南[Ｍ].第２版.南京:东南大学出版社ꎬ２００７.[５]㊀李宁ꎬ黄慧芳ꎬ马文峰ꎬ等.基于ＩＥＥＥ８０２.１１ｎ协议的长距离无线链路建模与优化[Ｊ].通信技术ꎬ２０１７ꎬ５０(０５):９８８￣９９４.[６]㊀姜绍君ꎬ王颖.基于ＣＳＭＡ/ＣＡ协议的隐藏终端问题的改进[Ｊ].计算机技术与发展ꎬ２０１５ꎬ２５(０１):３３￣３６.[７]㊀ＢｉａｎｃｈｉＧ.ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＩＥＥＥ８０２.１１ｄｉｓ￣ｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｎＳｅ￣ｌｅｃｔｅｄＡｒｅａｓｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２０００ꎬ１８(３):５３５￣５４７.[８]㊀ＳｉｍóｒｅｉｇａｄａｓＦＪꎬＲａｍｏｓｌóｐｅｚＦＪꎬＳｅｏａｎｅｐａｓｃｕａｌＪ.Ｍｏｄ￣ｅｌｉｎｇａｎｄＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＩＥＥＥ８０２.１１ＤＣＦｆｏｒＬｏｎｇ￣ＤｉｓｔａｎｃｅＬｉｎｋｓ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｏｂｉｌｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇꎬ２０１０ꎬ９(６):８８１￣８９６.[９]㊀邵新明.ＩＥＥＥ８０２.１１ｎ帧聚合机制的研究[Ｄ].天津大学ꎬ２０１２.７３２０１８年第４期何雯ꎬ等:关于ＬＥＯ卫星Ｗｉ￣Ｆｉ网络吞吐量的分析。
