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Varun辛格* 1,Uttam纳2
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无线网络基础设施模式运行使用一个或多个wap(无线接入点)连接无线网络节点连线网段。一个WAP服务特定区域被称为基本服务集(BSS)。这可以扩展通过添加更多的wap服务区域。适当,这被称为一个扩展的基本服务集(ebs)。所有注册节点和中继网络中流量控制的无线访问点(此后称为接入点或AP)。尽管所有的交通网络路由通过AP,底层的开放性质媒介是倾向于环境因素,降低整体网络的性能等。然而,在饱和情况下美联社成为争议的点之间可能导致冲突的节点,数据包滴等。本文作者802.11无线局域网的性能进行了分析,采用分布式协调功能(DCF)。模拟研究在竞争站的传输范围内AP在饱和环境被认为是针对不同数据率和数据包的大小在一个错误自由的环境。最后给出了仿真结果和分析
介绍 |
| 无线局域网(WLAN或WiFi)是一种数据传输系统旨在提供独立于位置的寻网络访问计算设备之间通过无线电波而非有线基础设施。在公司企业无线局域网通常实现为最终联系现有的有线网络和一组客户端电脑,给这些用户无线访问的全部资源和服务公司网络在建筑物或校园设置。无线局域网的广泛接受取决于产业标准化,确保产品之间的兼容性和可靠性不同的制造商。802.11规范[IEEE Std 802.11 (ISO / IEC 8802 - 11: 1999)]作为无线局域网的标准批准了电气和电子工程师学会(IEEE)在1997年。这个版本的802.11提供了1 Mbps和2 Mbps的数据速率和一组基本信号的方法和其他服务。像所有的IEEE 802标准,802.11标准关注底部两层ISO模型中,物理层和链路层。任何局域网应用程序、网络操作系统、协议,包括TCP / IP和网络操作系统,将运行在一个802.11兼容的无线局域网一样轻易碾以太网。 |
| 尽管有太多的优点,无线网络也受到一些限制,大多是由于底层中被使用。几人流动性,更少的电池寿命,频繁的碰撞和有限的带宽。上述提到的因素的整体吞吐量降低无线网络[1]。很多研究已经完成提升性能提出了许多模型强调增加吞吐量和减少延迟。然而,只有少数人成功了,别人没有在一个地方或另一个。 |
| 802.11 CSMA / CA的分析首先是由[2]吞吐量计算饱和环境中之后,在这一领域提出了许多进步像马尔可夫链模型将重新传输不使用补偿过程[3],尽量减少复杂性和计算时间马尔可夫链模型从两个维度[4],减少等。另一个变化是丢包情况的概率的计算,延迟等来分析基于CSMA / CA的无线网络的性能。但一般来说,未饱和情况下被认为是强调一个参数。在这个研究中,提出作者调查了无线网络的性能不同数据速率和吞吐量,提取最合适的参数在饱和环境中基于基础设施的无线网络。剩下的纸是组织如下。第二部分提供了预赛和一些相关概念的概述。第三章讨论了实现细节。在第四部分给出了仿真结果和分析。最后,第五部分总结了论文与派生的本研究的结论,指出未来研究的方向。 |
预赛 |
| 答:IEEE 802.11 |
| IEEE 802.11是一个家庭的通用名称的wi - fi无线网络相关标准。来自IEEE 802.11的编号系统,使用“802”指定许多计算机网络标准包括以太网(802.3)。802.11标准定义规则对无线局域网通信(无线局域网)。受欢迎的802.11标准包括802.11、802.11克和802.11 n.802.11(没有字母后缀)是原标准在这个家庭,1997年批准。802.11定义的无线局域网,在1 - 2 Mbps。今天这个标准已经过时了。每个扩展到原来的802.11附加一个独特的信的最后的名字。虽然802.11克和802.11 n是最有趣的普通消费者,许多其他扩展存在或正在开发中 |
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| 表1:总结802.11标准的家庭[13] |
| 上面的讨论修改的摘要如表1所示。 |
| b &独立基础设施基本服务集 |
| WLAN网络的基本构建块802.11基本服务集(BSS)。BSS定义了一个覆盖区域内的所有电台BSS仍然完全连接。有两个BSS网络拓扑BSS网络&独立BSS (ibs)网络基础设施。在独立的BSS拓扑,所有站在BSS彼此直接沟通。在这种情况下,创建一个站,或开始,BSS网络和其他站加入BSS网络。ibs网络,也被称为“临时”网络,提供有限的支持802.11身份验证、授权和隐私服务运营支撑网络。BSS拓扑的基础设施,所有站在BSS相互通信通过一个接入点(AP)。在这种情况下,美联社建立了BSS网络。此外,基础设施BSS可以包括多个相互关联的APs建立一个扩展服务集(ESS)网络。BSS中的每个AP网络提供了访问BSS 802.11身份验证和授权服务网络,以及隐私服务发送通过BSS网络加密的数据。 In addition, each AP can act as a bridge between the wireless and wired LANs, allowing stations on either LAN to communicate with each other. |
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| c .分布式协调功能(DCF) [14] w |
| IEEE 802.11 MAC提供分布式访问以及可选的集中访问介质,如图2所示。分布式访问控制机制被称为分布式协调功能(DCF)这是一个随机存取方案和取决于避碰的载波监听多路访问(CSMA / CA) [2]。如[5]所述,在DCF传输数据之前介质车站最初确保介质空闲。DCF随机选择退下区间,小于或等于当前竞争窗口大小(CW)基于均匀分布。当介质空闲这退下定时器是减少了在每一个时间段,可能必须等待dif (DCF frame空间)后成功的传播或型的碰撞。如果介质忙站将不得不暂停退下定时器,直到传输结束,媒介成为闲置。车站将传输只有当其退下定时器达到零。如果有问题与传输,如未能达到或碰撞,车站将调用退下过程。开始退下程序第一次竞争窗口的大小(CW)初始化CWmin的初始值,那么这个值是翻了一倍,直到它到达连续波的最大上限,即CWmax。这个值CWmax将保持直到重置。 After this the station will set its back-off timer to a uniformly distributed random number in between interval of [0, CW] and then the station will retransmit when back-off timer reaches to zero. This procedure for retransmission will occur every time until the transmission is successful or transmission failure limit reaches its maximum value resulting in discarding of the packet, the value of CW will be reset to CWmin [6, 7]. |
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| d指数退下算法 |
| 数据包传输有其第一次连续波CWmin。每次碰撞后连续波的值,直到它到达CWmax翻了一番。这个过程称为指数退下。连续波的值不是固定大小的,因为当站的经历碰撞已经不知道有多少站参与碰撞。连续波将小如果很少数量的数据包碰撞就会适当选择随机退下时间从一个小设置的值。但连续波将长期大量的数据包碰撞之后会有大量的退下定时器值来选择一个值(5、8)。 |
| 请参见下面的方程(1):回到关闭定时器INT (CW *随机())* SlotTime (1) |
| 在那里;连续波,是整数CWmin和CWmax之间随机(),是一个随机数生成器INT,是整数函数 |
| 如果设置的值很小然后选择退下定时器值将是有限的。如果几个斯塔斯选择值的设置退下时间然后选择相同的值的概率会高导致更多的冲突。降低碰撞概率,定义时段,斯塔斯可以确定,如果另一个STA开始传输的开始之前的时间段,那么风险时间就等于包传输所花费的时间(9、10)。但如果斯塔斯无法感觉,那么风险时间将数据包传输时间的两倍。如果STA数据包传输和媒介仍然闲置超过dif这退下算法没有使用。 |
| 大肠DCF吞吐量分析: |
| 系统吞吐量年代可以被定义为时间的分数信道用于成功传输负载。如果α是每个数据帧传输的退下槽时间,时间槽的大小等于α。然后传输帧将被认为是单位时间内和其他所有的时间间隔是这次单位规范化。为了解释这个有限的电台,我们假设系统状态之间的交替两个时期:空闲时间我,当车站没有B帧传输和第二繁忙时期即当至少一个站传输框架。让你传播的时候有用。如果E (X)表示期望的随机变量X,然后系统吞吐量年代,见方程(2)可以表示为: |
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| 同样,表达了吞吐量 |
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| 在计算吞吐量,基本参数是介质时的持续时间变得很忙,因为成功的传输和不成功的传播。如图3所示,持续时间Tsucc成功和失败的Tcol传输的基本访问方法是: |
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实现细节 |
| 本文的仿真设置分析基于基础设施的无线局域网的性能。为简单起见认为只有一个基本服务集(BSS)组成一个接入点(AP),它充当一个基站,由多个节点数之间1到40。此外,它还假定节点处于饱和模式即每个节点有数据传输。本模拟将利用目的地测序距离向量(DSDV)作为底层网络路由协议和交通 |
| 将生成与恒定比特率(CBR)流量来源数据速率为5.5 Mbps和11 Mbps(取决于场景下一节中解释)。有两种访问方法的DCF访问介质;基本和RTS / CTS访问方法。这个模拟只能实现基本的访问方法因为RTS / CTS和基本访问方法给出相同的结果的一个BSS因为没有隐藏节点 |
| 答:影响因素模拟 |
| 许多因素会影响仿真结果。一些这些因素的模拟运行时,数据包大小,数据速率和无线电传播模型。下面是列表的影响因素的模拟和它们是如何处理模拟:模拟运行时:没有多少的差异这个因素,我们可以看到,没有多少区别长运行时和运行时的模拟。唯一照顾是不应该运行仿真非常少的时间,因为这可以使仿真的结果不可靠,因为起始时间(约。2 - 5秒)热身时间,时间初始化连接之后初始化连接模拟输入的稳态结果更加可靠。 |
| 包大小:传输层依赖校验和数据包的完整性。如果错误比特中发现这些数据包丢弃数据包。有鉴于此,在仿真中,我们认为长和小数据包。长包发现包下降的速度是相当高的,这可能是由于一些错误。也长包让分成更多的碎片,导致传输延迟。在小数据包大小的情况下,我们观察到更高比例的协议头开销。处理数据包大小影响因素模拟两个不同大小的数据包大小即使用512 kb和1024 kb。这些包将提供可靠的结果,通过使用长或小数据包大小仿真观察不可靠的结果。数据速率:b在IEEE 802.11 DCF,每个竞争节点给出近似等于机会传输数据包不管数据包传输所需的时间。所以在这种情况下,如果在一个无线网络数据速率和信道条件类似的为每个节点和节点有不同的数据包大小的吞吐量和延迟几乎相同。 For example if one node is transmitting at 1 Mbps and other node is transmitting at 11 Mbps. As in the case of node transmitting at 1 Mbps the time taken to transmit a frame will be longer as compared to the node transmitting at 11 Mbps, but the channel mostly will be used by the slower node. Hence the total throughput of both the nodes will be nearly same. In case of this project, IEEE 802.11b support two different data rates i.e. 5.5 Mbps and 11 Mbps. Simulation will be implementing both data rates to analyze both throughput and delay. |
| 无线电传播模型:有不同的无线传播模型,可以实现NS-2模拟IEEE 802.11 b通道。在仿真实现,它被认为是一个开放的环境,100米范围的节点,实现这两种射线NS-2地面模型是用于实现。 |
| b .分析交通模拟,NS-2生成新的跟踪文件格式进一步利用AWK脚本计算平均吞吐量和延迟对当前仿真场景。AWK脚本中实现模拟计算平均吞吐量如下。 |
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| 这里recvdSize总收到数据包大小,stopTime是模拟结束和开始时间的起始时间是模拟。用于转换8/1000000 Mbps的吞吐量从字节/秒。计算平均延迟,脚本的时差计算每个数据包的接收时间和发送时间,然后把延迟收到的数据包数量平均延迟,如下图: |
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| „我”代表当前数据包。recTime sendTime表示接收和发送时间当前„我包。recvdNum收到的总数。秒的延迟计算然后转换为毫秒 |
| c仿真场景 |
| 这种模拟是进行NS-2网络模拟器(11、12)和将包括两个场景的理解数据包大小和数据速率的影响在一个简单的无线网络的性能。在模拟BSS,我们将有一个错误免费频道和静态配置的节点,所有节点都连接到基站。在BSS的节点数量将从10到30不等。仿真运行15秒,所有节点都处于饱和状态即数据包传输在仿真运行时间。使得节点饱和我们使用CBR流量发生器实现帧传输的泊松到达过程。和修改节点传输数据的半径100米,使这一切成为可能的传动功率节点设置为281.8 mw。上面提供的细节将会讨论常见的两个场景如下:场景1:在这种情况下的数据率将保持不变,11 Mbps,但数据包大小不同即512 Kb、1024 Kb。吞吐量和延迟都将记录数据包大小,对越来越多的节点。场景2:这个场景将涉及固定包大小为512 Kb。但在这个场景中两个不同的数据速率将利用即5.5 Mbps或11 Mbps。 Number of nodes will be increasing same as that in Scenario 1, and throughput and delay will be recorded for both data rates. |
结果与讨论 |
| 我们为所有用例执行仿真和编译结果在下面的部分中。网络性能(吞吐量)和网络延迟的计算方法是通过实现场景的模拟。吞吐量:在DCF模式,基本的访问方法,吞吐量的开销是由碰撞引起的争用当无线网络中的节点数量的增加,图4显示了吞吐量数据速率时保持相同,数据包大小改变。 |
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| 从图表可以看出,节点的吞吐量保持几乎相同,直到一些数量为512 kb和1024 kb的数据包大小。我们增加节点的数量,反过来的吞吐量增加一点大的包。它因为模拟使用错误免费频道和更大的包提高渠道的效率。其实前面假设的错误免费频道实际上是不实际的,因为通道不是无错,我们可能会看到通道衰落由于障碍。因为这个吞吐量降低大数据包的大小。敌人小数据包大小,吞吐量相当低。它因为小数据包,传播很快就会完成,这使得频道突然的可用性。这导致参与节点来获取渠道从而增加竞争导致的低吞吐量。如果我们保持数据包大小相同的和不同的数据速率。从公布数量我们可以清楚地得出结论,高数据率、高吞吐量。 It‟s because with high data date if number of nodes increase, this increases the utilization of the channel which in turn increases throughput. On the other hand, with low date rate, the throughput is lower as compared to high data rate. It‟s because with low data rate and high number of nodes, the frequency of packets getting dropped will be more. Result, drop in throughput which is caused because of increased waiting time of nodes. |
| b .延迟: |
| 正如上面所讨论的,包的大小和数据速率的影响在模拟无线网络的吞吐量。还有另一个因素是至关重要的在分析网络的性能,称为延迟。下面的图5代表对延迟的影响当我们有固定的数据速率,但变量数据包大小。 |
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| 在图6中,我们可以得出这样的结论:延迟的变化并不在很大程度上取决于数据包大小。是因为当我们发送包小,传输速度高,所以将频道的竞争会导致延迟。同时大数据包,数据包传输时间将高导致更多等待竞争节点访问通道,也可能导致更多的包下降。图7显示了图的节点数的延迟,与数据包大小相同但不同的数据率。 |
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| 从上面的图我们可以看到,当我们增加的节点数量较低数据速率,延迟增加迅速。原因是时间传输数据包ih高数据率低的时候保持信道忙,等到其他节点传输完成。另一方面,高数据率、包传输的频率会高可用频道从而减少延迟。但是每次当节点传输的数据包的数量很高,这将增加碰撞和增加竞争节点的等待时间。所以它是安全的假设我们应该使用高数据速率,不管数据包大小,减少网络延迟。 |
结论 |
| 在本文中,我们提出了一个模拟计算IEEE 802.11 b的吞吐量和延迟性能使用分布式协调功能。在仿真的过程中,我们认为,一些数量的饱和站在理想信道传输数据包和使用基本的访问方法来获取渠道传播一个BSS。仿真的结果验证了通过比较与分析和其他模拟结果。同时我们看到,基本的访问方法的性能取决于无线网络中节点的数量。评估,通过使用小数据包大小车站之间的争用信道变得更高导致高延迟,如果小数据包在低数据率传输带宽开销导致降低吞吐量。然而,另一方面通过时间或小数据包大小和高数据率与大量的节点,导致更多的信道利用率,导致高吞吐量和低延迟对网络的整体性能得到改善。在未来,作者打算增加APs的数量以便RTS / CTS机制也可以合并不与基本的访问方法不同的单个AP;本研究考虑 |
引用 |
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