优化802．11 DCF分组传输时间的自适应RTS门限调整算法

作者：电子科技大学刘军郭伟肖百龙黄飞信息来源:电子技术应用 2007-5-17

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摘要：通过分析IEEE 802．11 DCF的分组发送过程，分别获得了RTS和基本方式下分组传输的时间开销，通过对当前信道分组发送的成功概率Ps的预测，给出了最优RTS门限的计算公式和具体的自适应RTS门限调整算法，使终端能自动调整其RTS门限以达到或接近最优值。仿真表明自适应RTS门限调整算法有效减小了MAC分组传送的时间开销，提...

3 仿真分析
仿真采用网络仿真软件0PNET8．1，其中无线局域网802．12DCF采用的仿真参数如表1所示。物理层采用DSSS，信道传输速率R为1Mbps，传播时延δ为lμs，无线传输距离为300m。

网络场景大小为250m×250m的矩形区域，节点数量为20个，编号分别为l-20。当节点处于发送状态时，分组产生时问服从参数为0．1秒的指数分布，分组长度服从参数为1024B的指数分布。仿真时间为10分钟，其中节点1~10始终处于发送状态，节点ll～20分别在0～2分钟、4~6分钟和8~10分钟处于空闲状态，在2～4分钟和6~8分钟处于数据发送状态，以仿真网络在数据量较低和较商时的各项指标。仿真采用基于记忆加权的预测算法对分组发送的成功概率Ps进行预测，α取O．95。

仿真分组传送的时间开销RTS方式与自适应RTS方式比较如图3所示，可以看出，在网络数据流量较小(0~2分钟、4~6分钟和8～10分钟，即10个节点发送)时，自适应RTS方法成功传送一个数据分组所需要的时同开销明显低于单纯的RTS方法(约为1ms)；在数据流量较大(2~4分钟和6～8分钟，即20个节点发送)的情况下，自适应RTS方法成功传送一个数据分组所需要的时间开销比单纯的RTS方法略低，说明在分组传送开销和节点节能方面自适应RTS方法优于单纯的RTS方法。基本方式与自适应RTS方式的时间开销比较如图4所示。它表明：在网络数据流量较小的情况下，自适应RTS方法成功传送一个数据分组所需要的时间开销比单纯的基本方法略低；在数据流量较大的情况下，自适应RTS方法成功传送一个数据分组所需要的时间开销明显低于单纯的基本方法(约为lms)。说明在分组传送开销和节点节能方面自适应RTS方法优于单纯的基本方法。

仿真分组传输效率。定义分组传输效率为传送一个分组所需要的时间开销(包括重传分组的时间，但不包括DCF退避时间)与该分组中有效数据载荷传送需要的时间之比。RTS与自适应RTS方式比较如图5所示。它表明：在网络数据流量较小(O~2分钟、4～6分钟和8～10分钟，即lO个节点发送)时，自适应RTS方法的传输效率明显高于单纯的RTS方法；在数据流量较大(2~4分钟和6～8分钟，即20个节点发送)时，自适应RTS方法的传输效率与单纯的RTS方法基本相当，说明自适应RTS方法的传输效率优于单纯的RTS方法。基本方式与自适应RTS方式分组传输效率比较如图6所示。它表明，在网络数据流量较小的情况下，自适应RTS方法的传输效率与单纯的基本方法差不多；在数据流量较大的情况下，自适应RTS方法的传输效率略高于单纯的基本方法。这说明虽然自适应RTS方法的传输效率与单纯的基本方法非常接近，但自适应RTS方法的传输效率仍然优于单纯的基本方法。

基于分组单次成功发送持续的时间、单次碰撞持续的时间和当前信道分组的成功发送概率，本文给出了以最小化传输时间开销为目标的最优RTS门限的计算公式。通过估计当前信道数据分组发送的成功概率Ps实现了最优RTS门限的计算。基于最优RTS门限的计算方法设计出了一个分布式自适应RTS门限的调整算法。仿真结果验证了本文的理论分析和RTS门限调整算法的正确性。从分组传送所需的时间代价和信道的传输效率两个方面来看，自适应RTS门限调整算法明显优于单纯的RTS方法或基本方法，因此本文所介绍的优化传输时间的自适应RTS门限调整算法能够有效提高802．11DCF的性能。

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