基于IEEE802.11b的MAC层随机退避算法的研究与实现
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分 析 站 点 发 送 协 调
子 模 块 在 发 送 数 据 帧 ＭＰ Ｕ 前 必 须 进 Ｄ入＿退避ｆ ａ・ Ｂ ￣— ｋ
ｏ ｆ Ｐｏｅｕｅ 子模 ｆ ｒ ｄ ｒ） ｃ
块 进 退 避 过 程 ，
其 中 Ｒ ｎｏ 是 随 机 数 ，ｌｔｉ ａｄ ｍ０ Ｓｏ ｅ是 总 传 而 且 数 据 帧 ＭＰ Ｕ Ｔ Ｄ 播时延 ， Ｗ 是竞争窗 口 ， Ｃ 它是 Ｓｏ ｉ ｅ的整数 发 送 失 败 时 ，也 必 ｌｔ ｍ Ｔ
拓 展 了 Ｔ ＪＩ 议 Ｌ Ｃ层 以 下 的物 理 层 和 媒 体 接 入 控 制层 （ ｃ】Ｐ协 ／ Ｌ ＭＡＣ。本 文 重 点 论 述 Ｉ Ｅ ８２１ｂ的 ＭＡ ） Ｅ Ｅ ０ ．ｌ Ｃ层 基 于 随 机 竞 争 的分 布 式 协 调 功 ￣（ Ｆ的 ＥＤＣ ） 基 本 信 道 访 问方 式 的 随机 退 避 机 制 的研 究 与 实现 。 关 键 词 ： Ａ 媒 体 接 入 控 制 （ Ｃ ； 布 式 协 调 功 能ｆ ｃ ）退 避 算 法 ＷＬ Ｎ； ＭＡ ）分 Ｄ Ｆ；
１ 述 概 规 程 。 只 要 定 时 器 近年 来 ， 随着 无 线 网 络 的 不 断 改 进 ， 使 为 ０时 ，就 可 以 开 其
用范 围迅速扩大 ，但 其存在一些急待解决 的问 题 ， 当竞争节点数 目增加 时， 如 系统吞吐量 、 公 平因子 、 平均时延等参数恶化 ， 特别是当两个设 备利用一个中心接人点进行连接 ，这两个设备 都 能 够 “ ” 中 心 接 入 点 的存 在 ， 互 相 之 间 听 到 而 则 可 能 由 于 障 碍或 者 距 离 原 因无 法 感 知 到 对方 的存在的“ 隐含 终 端 ” 问题 。 ＩＥ ８ ２ ｌ 是 专 门 为 无 线 局 域 网 Ｅ Ｅ ０ ．１ｂ （ Ａ ） 定 的 一个 标 准 ， 标 准 分 别 定 义 了物 ＷＬ Ｎ制 该 理 层 和 媒介 访 问控 制 的技 术 规 范 。而 ＩＥ ８２ Ｅ Ｅ０ ． １ｂ的 ＭＡＣ层 “ １ 分布 式访 问方 式” 实现将很好 的解决了这些难题 ，保证设备之间传输 的速 率 和 数 据 的 可靠 性 ， 高 吞 吐 率 ， 现 多用 户 无线 提 实 媒介共享资源 等问题 。 ２ 避 机 制 分 析 退
科 黑江— 技信总 — 龙— —
信 息产 业 ｝ ｝
基于 Ｉ Ｅ ８ ２１ｂ的 ＭＡＣ层 随机退避 Ｅ Ｅ ０ ．ｌ 算法 的研 究 与实现
周 慧
（ 江 省 国 家税 务 局信 息 中心 ， 江 杭 州 ３０ ０ ） 浙 浙 １０ ６
摘 要： 随着 ＷＬ Ｎ技术的飞速发展 与广泛应 用， Ａ 对其实现技 术进行研 究与分析 成 了无线通信领域 中一个重要 的研究问题 ， Ｅ ０ ．１ Ｉ Ｅ ８ ２１ｂ协议 Ｅ
倍 Ｃ 在 Ｃ Ｗ Ｗｍｉ Ｃ ｎ和 Ｗｍ￣ 之间选择 ， Ｌ Ｘ 当一帧 须 进 行 退 避 过 程 ， 进入发送缓存时 Ｃ 初始化 为 Ｃ Ｗ Ｗｍｉ ， 以后 退 避 过 程 是 为 了减 ｎ 每 次 尝试 雨 传 后 Ｃ 加倍 直 至 Ｃ Ｗ Ｗｍａ。 ｘ 少 信 道 发 生 冲 突 的 ２ ． 避 规 程 调 用 ２退 概 率 ，提 高 网 络 性 对 于要 发 送 帧 的 Ｓ Ａ而 言 ， Ｔ 当物 理 载 波 或 能 退 避 流 程 如 图 １ 虚 拟 载 波 侦 听 发 现 媒 介 忙 时 ， 该 Ｓ Ａ将 调 用 所 示 。 则 Ｔ 退 避 规 程 。 当发 送 Ｓ Ａ预 测 一 个 发 送 失 败 后 ， Ｔ 软 什 实 现 的关 也将 调用 退 避 规 程 。 键 参数是 退避窗 Ｌ １ 图 １退避 流程 图 在退 避 状 态 下 ， 测 到信 道 空 闲 时 退 避 计‘ Ｃ 的选 取 ， 避 窗 检 Ｗ 退 ｒｎｍｉ ｏ 块 。 ｓ ｎ模 时 器 开 始计 时 ， 间 如 检 测 到信 道 ， 其 则退 避 计 门 Ｃ 数值 在最 火值 Ｃ ｍ ｘ与最 小值 Ｃ ｍｉ ｑ ｅｔ 息 到 Ｔａｓ ｓｉ Ｗ ｗａ ｗ ｎ ｕｓ消 ３３ 避 算 法 模 块 状 态 转 移 图分 析 ．退 时 器停 止计 时 ， 至 信 道 空 闲 时 间大 于 Ｄ Ｆ 直 ＩＳ后 之 间 ， 日 发送 失败次数 Ｎ有 关。在确定 ＿ 行 与 ｒ 根 据 Ｂ ｃ ｏｆ ｒ ｅｕｅ 块 ， 们 日 以统 ａ－ ｆ Ｐｏ ｄ ｒ 模 ｋ ＿ ｃ 我 汁 时 器恢 复 计 时 。在 这 种 机 制 当 多个 站 延 迟 Ｃ 的 值 以后 ， 可 以 在 ｆ， Ｗｌ 间 产 生 一 个 Ｗ 就 ０Ｃ 之 ａｋ）＿ ｒ ｅ ｕｅ模 ｆ ｏ 随机数来初始化退避计数器 的值 ，具体计算关 计 出 Ｂ ｃ（ｆＰ ｃｄ ｒ 块 中 包 含 的 状 态 有 ： 并进 入随机退避状态后 ，退 避值最小 的站将存 ａ ｋ ｆ Ｃｈ ｎ ｅ ｓ Ｃｈ ｎ ｅ ｄｅ＿ Ｎｏ Ｂ ｃ ｏ 、 ａ ｎ ｌ Ｂｕ ｙ、 ａ ｎ ｌ Ｉｌ 二 个 状 竞 争 中 获得 介 质 访 问 权 ；在 竞争 中失 败 的站 会 系式 Ｉ ： 下 状 ｃ ｆ Ｃ ｎｅ ｎ ｍ（ Ｍ ｎ Ｃｗ ｎ Ｃｗ ｘ ） 保 持退 避状 态 直 到 下 一 个 １ Ｆ 这 样 在下 一 ） Ｓ Ｉ 次 Ｂａｋｏ ｏｕ ｔｒ＝ Ｒａ ｄｏ Ｏ． ｉ（ ｍ ｉ ×２ ． ｍ ａ ） 态 ， 态 之 间 的转 移 图如 图 ２所 示 。 ３ ． ４随机退避算法实现 竞 争 中这 些 站 可 能 会 比新 进 入退 避 的站 有 更 短 ３２退 避 算 法模 块 分析 ． ３ ．模块 巾信号和状态的定义 ．１ ４ 退 避 规 程 是 进 行 后 退 回避 的 ， 程 初 始 化 进 的退 避 时 间 ，避 免 了有 的 站 永远 小能 获 得 介 质 信 号 和状 态 是 模 块 流 稃 中 最 主 要 的 两 大 访 问权 的可 能 。 后， 对远 程变量 ｍＢ ｌ ｋｐ赋值为 似 ， 示后退 蚓 表 元素 。 一个系统 中备模块之间的交互是通过信 执 行 退 避 规 程 的 Ｓ Ａ用 载 波 侦 听 机 制 决 避 不 在 进 程 中 ， 状 态 变 迁 为 Ｎ ＿ ａｋｆ Ｔ ｏ Ｂ ｅｏ Ｅ 定 每个 退 避 时 隙间 媒 介 是 否 有 活 动 如 果 在 某 Ｂ ｃｏ 消息 到达 时， ａｋｆ ｌ 提取 ｝ ｎ 参数 ， Ｈｅ ｔ 这是后退 号的方式来完成 的。模块之间通 过交互信号来 一 作 退 避 时 隙期 问没 有 媒 介 活 动 的报 告 ， 则退 避 同 避 的 时 间 值 ， 态 变 迁 为 Ｃ ａ ｎｌＢ ｓ． 果 协调 ｌ ，模块 中的进程一般处 于是等待信号 状 ｈｎ ｅ ｕｙ如 — 规程 将退 避 定 时器 减 去一 个 时 隙时 『 （ｌｔ ｉｌ 日 Ｓｏ— ｄｅ消息到 达 ， 态变 迁为 Ｃ ａｎ ｌｈｌ， Ｊ 状 ｈｎ ｅ ｔ 只有 的状态。当一个模块接收到其他模块传来 的信 — ｅ 如果这个信 号是一个有效信号， 则对该信号 Ｔｉ ） ｍｅ 。 在 这 个状 态 时 ， 次 到 达一 个 Ｓｏ 消 息 ， 退 同 号 ， 每 ｌ ｔ 后 进行处理 ，处理完成状态转移到另一个状态等 如果 存 退避 时 隙期 间 ，媒 介 状 态 为 忙 ， 退 避 时槽 数 减 一 ，直 到 后退 回避 时 槽 数 减 小 到 为 如果接ｑ ￣ｌ ｋｌ 的是无效信号 ， 则丢 避 规 程将 挂 起 ， 避 定 时 器 对 该 时 隙 不计 数 。 退 当 ０，发 送 Ｂ Ｄ ｎ ｝ 息 给 Ｔ — ｏｒｉａｉ ｋ ｏ ｅ＿ 『 ｌ ｉ Ｘ Ｃ ｏｄｎ ｌｎ进 程 ， 待信号的输 入； ｏ ｓ ｌ＝ ２ ａ ｘ ｅ 媒 介 空 闲 时 间达 到 Ｄ Ｆ ＩＳ后 ， 允许 重 颥 开始 退 避 该 消息 的参 数 ｈｌｅ 一 ，表 示 可 以 发送 Ｔ Ｒ 一 弃 。模 块 之 间实 现 信 号 的 传 递 。 ３４２信 号 定 义 ． ．
２１ 避 时 间选 取 ．退 退 避 时 间 选 取 如 下 ：＝ Ｗ ＊ ｎ ｏ Ｔ Ｃ Ｒａｄｍ ０
＊ Ｉｔ ｍｅ Ｓ ｏＴｉ
始发送。 该 规 程 的 结 果 为 ： 在 多 正 要 延 迟 发 送 且 进 入 随 机
退 避 的 ＳＡ之 间 ， Ｔ
使 片 随 机 函数 选 用 ｊ 最 小 退 避 时 间 的 Ｓ Ａ将 赢 得 竞 争 。 Ｔ ３退避 算法 的 研 究 与实 现 ３１退 避 游 程 ．
子 模 块 在 发 送 数 据 帧 ＭＰ Ｕ 前 必 须 进 Ｄ入＿退避ｆ ａ・ Ｂ ￣— ｋ
ｏ ｆ Ｐｏｅｕｅ 子模 ｆ ｒ ｄ ｒ） ｃ
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其 中 Ｒ ｎｏ 是 随 机 数 ，ｌｔｉ ａｄ ｍ０ Ｓｏ ｅ是 总 传 而 且 数 据 帧 ＭＰ Ｕ Ｔ Ｄ 播时延 ， Ｗ 是竞争窗 口 ， Ｃ 它是 Ｓｏ ｉ ｅ的整数 发 送 失 败 时 ，也 必 ｌｔ ｍ Ｔ
拓 展 了 Ｔ ＪＩ 议 Ｌ Ｃ层 以 下 的物 理 层 和 媒 体 接 入 控 制层 （ ｃ】Ｐ协 ／ Ｌ ＭＡＣ。本 文 重 点 论 述 Ｉ Ｅ ８２１ｂ的 ＭＡ ） Ｅ Ｅ ０ ．ｌ Ｃ层 基 于 随 机 竞 争 的分 布 式 协 调 功 ￣（ Ｆ的 ＥＤＣ ） 基 本 信 道 访 问方 式 的 随机 退 避 机 制 的研 究 与 实现 。 关 键 词 ： Ａ 媒 体 接 入 控 制 （ Ｃ ； 布 式 协 调 功 能ｆ ｃ ）退 避 算 法 ＷＬ Ｎ； ＭＡ ）分 Ｄ Ｆ；
１ 述 概 规 程 。 只 要 定 时 器 近年 来 ， 随着 无 线 网 络 的 不 断 改 进 ， 使 为 ０时 ，就 可 以 开 其
用范 围迅速扩大 ，但 其存在一些急待解决 的问 题 ， 当竞争节点数 目增加 时， 如 系统吞吐量 、 公 平因子 、 平均时延等参数恶化 ， 特别是当两个设 备利用一个中心接人点进行连接 ，这两个设备 都 能 够 “ ” 中 心 接 入 点 的存 在 ， 互 相 之 间 听 到 而 则 可 能 由 于 障 碍或 者 距 离 原 因无 法 感 知 到 对方 的存在的“ 隐含 终 端 ” 问题 。 ＩＥ ８ ２ ｌ 是 专 门 为 无 线 局 域 网 Ｅ Ｅ ０ ．１ｂ （ Ａ ） 定 的 一个 标 准 ， 标 准 分 别 定 义 了物 ＷＬ Ｎ制 该 理 层 和 媒介 访 问控 制 的技 术 规 范 。而 ＩＥ ８２ Ｅ Ｅ０ ． １ｂ的 ＭＡＣ层 “ １ 分布 式访 问方 式” 实现将很好 的解决了这些难题 ，保证设备之间传输 的速 率 和 数 据 的 可靠 性 ， 高 吞 吐 率 ， 现 多用 户 无线 提 实 媒介共享资源 等问题 。 ２ 避 机 制 分 析 退
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（ 江 省 国 家税 务 局信 息 中心 ， 江 杭 州 ３０ ０ ） 浙 浙 １０ ６
摘 要： 随着 ＷＬ Ｎ技术的飞速发展 与广泛应 用， Ａ 对其实现技 术进行研 究与分析 成 了无线通信领域 中一个重要 的研究问题 ， Ｅ ０ ．１ Ｉ Ｅ ８ ２１ｂ协议 Ｅ
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２１ 避 时 间选 取 ．退 退 避 时 间 选 取 如 下 ：＝ Ｗ ＊ ｎ ｏ Ｔ Ｃ Ｒａｄｍ ０
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