Journal of Computer Applications
计算机应用,
2012
,
32( 12) : 3505 - 3507
ISSN
1001-9081
CODENJYIIDU
2012-12-01
http://
飞仰
w.
joca. cn
文章编号
:1001
-9081(2012)12
-3505
-03
doi:10.3724/SP.J.1087.2012.03505
基于动态
p-
坚持的无线媒质访问控制算法
赵海军
1\
崔梦天气李明东
1
(1.西华师范大学计算机学院,四川南充
637002;
2.
西南民族大学计算机科学与技术学院,成都
610041)
(
*通信作者电子邮箱
zhaohaijun@
163.
com)
摘
要:针对元线网络中的媒质访问控制存在的不足,提出了一种新的算法。该算法基于动态
p-
坚持算法,其核
心思想采用虚拟传输或虚拟线程,目标是为动态
p-
坚持算法提供更多的信息以获得最佳传输概率,提高元钱带宽的
利用效率。仿真表明,新算法平均提高吞吐量约
27
'1奋,平均降低碰撞率约
28
'1奋。
关键词:元线媒质;访问控制;传输概率;吞吐量
中圄分类号:
TN915. 6
文献标志码
:A
Wireless medium access control based on dynamic p-persistent algorithm
ZHAO
Hai-jun
1
巾
,
CUI
Meng-tian
2
,
LI
Ming-dong
1
(1. School
of
Co
呻
uter
,
Chi
四"肌
st
Normal University, Nanchong
Sich
皿
π
637009
,
China;
2. School
of
Computer Science
α nd
Technology, Southwest University for
N.
α
.tionalit
邸
,
Chengdu
Sichu
α n
610041
, China)
Abstract:
Concerning the medium access control shortcoming of wireless network, a sort of new algorithm was proposed
in this paper.
Th
e algorithm
was
based
on
the dynamic p-persistent algorithm and its kernel idea
was
derived from virtual
transmission or virtual
thread.τ
'h
e
aim that provided more information for the dynamic p-persistent algorithm
to
obtain the
optimal transmission probability
was
to
increase available efficiency of wireless bandwidth. The simulations show that the
proposed algorithm increases throughput about
27%
, and reduces collision rate about
28%
on average.
Key
words:
wireless medium; access control; transmission probability; throughput
0
引言
近年来,无线通信得到了迅速发展。由于无线带宽是稀
缺资源,因此应尽可能有效利用。然而,无线媒质的广播特性
对多路访问又提出了难题。一方面,为了成功完成一次传输,
就需要媒质访问控制协议来解决节点间的访问争用,并把一
个广播无线网络转换成一个逻辑上的点到点网络
[1-
飞另一
方面就是采用集中式解决方案,即出一个主节点来控制全部
信道的激活并允许其他节点访问通信媒质
[3]
。
不同媒质访问控制
(Medium
Access Control ,
MAC
)协议的
共同目标就是让用户通过信道以最高的可能速率成功传输数
据包,换句话说,就是避免冲突。
终端访问媒质是基于
MAC
协议定义的规则。如果出现
冲突,协议就尝试按照某种算法解决冲突。在实际应用和文
献中,最常用的冲突解决方法就是指数退避算法和动态
p-
坚
持算法
[3]1
本文算法就建立在此基础上。
对于元钱设备的分布式协调功能(
Distributed
Coordination Function
,
DCF)
操作模式来说,
IEEE802.
11
标准
采用载波侦听多点接人/冲突检测
(Carrier
Sense Multiple
Access/Collision Avoidance
,
CSM
Al
CA)
[2]1
作为媒质访问。
DCF
方法也采用
RTS-CTS(
Request-To-SendlCle
缸
-To-Send)
机
制作为媒质访问控制。在这个协议中,节点持续监听元钱信
道,对于一个预先确定的时间来说(称为分布式协调帧间隔
( Distributed Inter Frame Space , DIFS) )
,只要发现信道空闲,就
尝试传输。节点间的通信基于肯定应答,即接收节点必须对
每个成功接收的数据包发送确认应答(
Acknowledgement ,
ACK)
给发送端,告诉发送端不存在冲突和数据丢失,包已成
功传输。
如果确认应答
ACK
没有发出或丢失了,则发送端节点要
按照其调度算法重新发送数据包。
IEEE802.11
标准采用指
数退避算法来调度重发过程
[1
叫。
指数退避算法就是让终端在试图重发冲突数据包之前等
待一个以指数增加的随机时间。当一个冲突出现且节点不得
不重新处理最近数据包时,就要在时间间隔
(0
,
CWm;n)
内选
择一个随机时间。
CWm;n
为预先确定的争用窗口的初始大小,
该值每出现一个冲突就增加
1
次,直到最大值
CWmax;MAC
协
议中另一个常用算法就是
p-
坚持算法或增强型动态
p-
坚持
算法。这两种算法不采用争用窗口而是采用概率。每当一个终
端要发送一个数据包时,就需要估算出一个随机变量,这个随
机变量在时间间隔
[0
,
1
J
内均匀分布,然后包以概率
p
传输。
只要终端有包要发送,这个过程就一直重复。动态
p-
坚持算
法可以随时改变
p
值,让协议更有效地适应网络变化[
4]
。
为了提高
IEEE802.11
的效率,文献
[5J
通过研究系统中
的用户数量提出了动态控制网络拥塞。但方案代价高,难于
执行,而且受误差限制,特别在争用加剧情况下。大多数
IEEE802.11
的结论都是采用
IEEE802.
11
协议的
p
坚持模
型
[6
刑。这个模型仅在退避时间间隔选取上不同于标准协议。
不同于二进制指数退避算法,
IEEE802.11
协议的
p-
坚持退避
时间间隔采用参数为
p
的几何分布。由于
p-
坚持
IEEE802.11
协议是无记忆退避算法,故适合分析研究;文献
[9J
在分析帧
收稿日期
:2012-06-15
;修回日期
:2012-07-30
。
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(61102007)
;四川省教育厅自然科学基金资助项
目(1
0ZC012)
;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(
12NZYB
S0
5
)。
作者简介:赵海军(1
966
- )
,男,四川广安人,副教授,硕士,主要研究方向:无线及网络数据通信;
崔梦天(1
972
- )
,女,内蒙古赤峰人,副
教授,博士,主要研究方向:软件可靠性、网络通信;
李明东(1
958
- )
,男,四川广安人,教授,主要研究方向:计算机软件及应用。