支持QoS的无线局域网自适应MAC协议算法*

邓皓文,江 虹,李 维

(西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳 621010)

0 引 言

随着网络服务种类增多,不同的服务具有不同的服务质量(quality of service,QoS)需求[1,2]。为此,IEEE制定了802.11e协议,其中的增强分布式接入(enhanced distributed channel access,EDCA)机制为数据流提供了QoS区分。但其参数不能随负载自适应变化,尤其是固定的退避机制在竞争站点较多的情况下会明显增加碰撞几率[3],使网络性能显著下降。国内外学者对如何改进EDCA的退避方式进行了大量研究,主要分为两大类：第一类是通过饱和吞吐量模型优化饱和吞吐量。文献[4～6]均是通过文献[7,8]中的饱和吞吐量模型来计算最优竞争窗口,使饱和状态下吞吐量接近最优。但是,以上方法的前提均是所有站点的业务都处于饱和状态,且需要准确估计竞争站点数目,求解复杂方程组,算法复杂度较高；第二类是通过网络负载因子调节竞争窗口来优化网络性能。文献[9]通过估计站点数目来动态调整竞争窗口的值。文献[10,11]通过监测时隙周期中的碰撞概率来自适应调整竞争窗口大小。文献[12]提出了GDCF算法,能有效降低网络碰撞,且额外开销较少,但不具有自适应性。

为了使EDCA机制能够适应网络负载变化,并针对目前大多数改进算法开销较大,不适用于无线传感器网络等场景,本文在GDCF基础之上提出了一种自适应退避算法。改进算法能够解决GDCF算法竞争窗口减小过慢的问题,进而降低网络时延,为高优先级业务提供更好的QoS保障。

1 EDCA机制简介

802.11e定义了8种流量种类(traffic category,TC),对应了4种业务接入种类(access category,AC),分别是语音业务(AC_VO)、视频业务(AC_VI)、尽力而为业务(AC_BE)、背景业务(AC_BK)。……