无线局域网MAC层协议仿真研究——基于OPNET的DCF与QoS分析

"这篇硕士学位论文主要探讨了基于OPNET的无线局域网MAC层协议的仿真设计与研究，重点分析了IEEE802.11标准中的MAC协议，特别是分布式协调功能DCF及其优化方法。作者李丰在导师王秋光的指导下，针对无线局域网的性能提升和QoS支持进行了深入研究。" 在无线局域网（WLAN）中，MAC（Medium Access Control）层协议起着关键作用，负责控制多个设备共享无线信道的访问。其中，IEEE 802.11标准是WLAN最广泛采用的规范，其MAC层的核心机制是DCF，一种基于载波监听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）的机制。DCF规定了如何在竞争窗口内决定何时发送数据，以减少信道冲突。 论文中提到了时间分析模型，这是对网络性能进行评估的一种方法。在DCF机制下，每次发送过程包括碰撞期C和成功发送期S。当多个移动主机试图同时发送数据时，可能会发生冲突，导致所有主机进入间隔时间并重新尝试。平均成功传输一次数据的时间`t_v`涉及到数据帧的长度`m`，它通常遵循几何分布。系统的吞吐量取决于这些参数以及网络中主机的数量`M`。 论文还涉及到了RTS/CTS（Request To Send/Clear To Send）机制，这是一种用于减少冲突的可选策略。在RTS/CTS中，发送方首先发送一个RTS帧请求发送权，接收方回应CTS帧确认，从而在两台设备之间建立临时的信道独占，降低碰撞概率。 为了提高网络性能，作者设计了增强型DCF（EDCF），支持QoS功能，这允许区分不同业务的优先级。此外，针对原始的二进制指数退避算法，作者提出了自拟参数算法，以改善吞吐量和时延等网络指标。OPNET Modeler 10.0被用作仿真工具，用于验证和比较这些方法的效果。 在高负载网络环境下，自拟参数算法能够帮助避免碰撞，提高吞吐量，为未来改进退避算法提供了方向。通过OPNET的仿真，作者不仅分析了基础的DCF和RTS/CTS，还实现了QoS支持和自拟参数算法，为无线局域网的性能优化提供了理论依据和实践参考。 关键词：无线局域网，DCF，OPNET仿真，退避算法，服务质量。