1、紅外無線局域網中的IEEE802.11脈沖確認裝置的飽和度分析摘要：IEEE802.11通常作為擴展的MAC協議來使用。其中一些新的插件可以加強協調分配功能（EDCF）以及具有脈沖確認特性。論文提出了著名的停止等待機制的效率和增強型的脈沖運行的分析和評價，是為了各種不同的鏈接參數而提出的，如競爭終端單元（TUs）的數量，框架誤差率以及窗口大小。這樣的分析是在802.11控制信息基本參數（MID）基礎之上的。可以通過該改變MID參數而應用在802.11無線局域網絡中。關鍵詞：IEEE802.11協議，IEEE802.11脈沖確認，性能評價1 導言在IEEE標準下設計的IR無線局域網絡，終端用戶必

2、須發射一種波長在850nm到950nm的紅外線。分散式的IR無線傳輸的使用展示其強大的優勢并且不受聯邦通信委員會（FCC）規則的限制。使用散布式IR與一個系統相連和在戶外信號覆蓋的區域獲取信息以及TUs的移動類似。IR的直接鏈接并沒用受多路徑的影響，然而當傳輸速度達到10Mbps是將會受其影響1,2。IR鏈接中IEEE802.11標準所支持的傳輸速度為1Mbps和2Mbps，因此多路徑傳輸偏差可忽略。影響802.11MAC協議運行的重要參數是框架錯誤率（FER），參數FER由戶外物理層引入，在得到此參數時可以忽略物理層噪音的影響。我們必須強調的是802.11標準為IR無線網絡的運行提供了不同的

3、信息管理參數（MIB）。另一個重要的參數是自動請求（ARQ）策略。一種比較早使用了的流程控制為停止等待方式，這種方式在今天的802.11a和802.11b中也在使用。此機制能同時支持誤差和流程控制，并且在傳播延遲小的時候對網絡非常有用，不過在其它情況下效率比較低。另外在升級版本802.11e中使用選擇性的否決策略（SRJ），信息發送源首先一個數據包窗口，之后等待響應。響應告知信息源哪些信息已丟失或損壞，之后余下的被發送出去。通常SRJ策略比SW更好但日益復雜。論文分析對比了IEEE802.11a的SW結構和帶有由升級版本802.11e引入的脈沖確認裝置的802.11b。此分析對比主要是針對在M

4、IB上的紅外連接。近期的研究對這些有關無線傳播Air-Irda協議下的紅外傳播和脈沖確認機制的方案進行了檢測。2 脈沖機制802.11e中的脈沖確認機制簡要的概括如下：802.11e下的數據傳輸3個階段完成。a)設置階段，b)發送數據和產生脈沖階段，c)析構階段，如圖1。設置階段通過定義脈沖請求以及發送者和接收者間的響應框架來初始化的。初始化完成后第2階段開始。在第2 階段發送者準許在SIFs期間獨立的傳播Qos脈沖。當發送者想要在發送MPDUs后得到確認，將會發送以一個脈沖確認請求并等待其響應。有兩種脈沖確認機制：a)立即型的，b)延遲型的。析構階段負責發送余下的信息，通過刪除脈沖請求和刪除

5、脈沖響應的互換來完成。3 分析此論文修正和擴展了7 中的分析。特別明確的對比了立即型的脈沖確認和SW機制，并檢測了為了傳送一種特殊的MAC協議數據單元（MPDUs）數目（N）而進入的不恰當的紅外通道。網絡使用了802.11MAC協議的DCF模型并選用了請求發送/跳過發送（RTS/CTS）方式，其傳播速度R為1Mbps。為了完成此類分析，隨機的TU獲取無線媒體平均的爭奪時間（Tcp）如圖2所示。Tcp是一個函數包含的DIFs的時間間隔并可能由于碰撞在此獲得。3.1 停止等待分析SW的效率將首先被檢查。TU傳送正確的MAC協議數據單元所需的平均時間為：此時tsw 為一個TU為準備發送和MPDU的確

6、認所需的平均時間，其值為；Pe為框架錯誤率，i為需要傳送的信息包總數，最后，一種特殊的TU只傳送正確一個信息包，其余的j-1個將被破壞。Psu=1/M是TU獲取無線媒體的幾率，而Prest=Psuc（M-1）為媒體被其它TUs獲取的幾率。ttrans表示MPDU請求的傳送時間，此時考慮到了其上的物理層和MAC層，其值為：其中假設RTS,CTA,ACK都沒有誤差。3.2 脈沖應答分析脈沖應答機制效率的檢查方式如下：TU傳送脈沖的平均時間為：此時tBURST為對于在TU研究下一個脈沖傳輸所需的平均時間，i為需要傳送的脈沖總數。tBURST 為： T1,T4分別為建立階段和析構階段所引入的，因此：

7、T2為MPDUs傳送的平均時間，其值為： 這里i為為了確保其中的N個數據傳輸準確，TU所需傳送的信息包總數。T3為重發損壞的信息所導致的量，其值為： Pbk為為了完成N個信息包的傳送所需的額外k個脈沖的概率，k=0，1，2，3。由于使用3個額外脈沖以上的概率基本為0（少于10-7） ，所以我們只考慮3個此類脈沖。所以當k0時： 然而當k1，k2，k3和k4的概率分別為：這里Pn,m指發送m個信息包有n個信息包損壞的概率，其值為：最后，當k=0，1，2，3其對應的概率為：假定DFBARQ, DFBARS, DLBARQ, DLBARS, BACK, 和BARQ 無誤差。4 評價結果主要的協議和參

8、數如表1。為了比較兩種機制的工作效率，定義了參數U=TBURSTACK/TSW。由于脈沖確定機制標準已經定義，所以我們的目標是使U的值盡量小于1。圖3說明了脈沖確認結構在U1時比SW更好。值得一提的是由于Pe的值高于4*10-2，為了避免錯誤結果的發生，可以考慮使用3個以上的額外脈沖。脈沖確認的效率會隨著數值N的增加而提高。更詳細的描述見圖4，圖4 把整個坐標系分為了2大區域：在N10的情況下，U會隨著N的小幅度增大而大幅度的減小。在N10時，U會隨著N的增大而平穩的上升，當m=200octets和M=10TUs時，U大約為0.76時，N達到比較高的值。圖5描述了當MPDU=200octets，N=30時，U和M之間的關系。在此，有趣的是當M4，FER為低時，相對于FER為高時U的值較小。當M4時情況剛好相反。對于M4，當M增加時，U也會隨著增加直至M=9.然而當M9時，隨著M值的增加U值會緩慢減小。需要強調的是上述結果已經在Matlab中驗證過了，但由仿真結果和分析結果一致，所以在此沒有列出來。從分析結果中可知，升級版的802.11MAC協議中的脈沖確認機制大約優于SW機制20-25%。在大尺寸窗口或高TUs值甚至是FER值高時它的優勢不用質疑。5 結論 論文為了對比停止等待機制和802.11eMAC協議中飛入確認策略二提出了一種解析模型。關于不同鏈接參