【Word版本下載可任意編輯】簡述IEEE802.11DCF退避機制公平性分析與改進802.11為IEEE（美國電氣和電子工程師協會，TheInstituteofElectricalandElectrONicsEngineers）于1997年公告的無線區域網路標準，適用于有線站臺與無線用戶或無線用戶之間的溝通連結。IEEE802.11MAC的基本存取方式稱為CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance），與以太網絡所用的CSMA/CD（CollisionDetection）變成了碰撞防止（CollisionAvoidance），這一字之差是很大的。因為在無線傳輸中感測載牽扯碰撞偵測都是不可靠的，感測載波有困難。另外通常無線電波經天線送出去時，自己是無法監視到的，因此碰撞偵測實質上也做不到。在802.11中感測載波是由兩種方式來達成，是實際去聽是否有電波在傳，及加上優先權的觀念。另一個是虛擬的感測載波，告知大家待會有多久的時間我們要傳東西，以防止碰撞。

DCF協議基于載波監聽多路訪問/沖突防止（CSMA/CA）機制實現有競爭的信道共享，在幀傳輸后，如果在規定的時間內沒有收到MAC層確實認幀ACK,則認為該幀丟失或發生了沖突，該幀會按照二進制指數退避算法開展退避、重傳，以防止再次發生沖突。本文使用OPNET軟件對802.11DCF的基本退避機制開展建模仿真，針對業務量增多時出現的服務質量下降問題，對DCF的競爭窗口值和退避指數開展改良，從而加快分解沖突的速度，提高系統的吞吐量和延遲性能.

1DCF的二進制指數退避規則分析

802.11的CSMA/CA協議采用離散時間（Discrete-time）退避算法，退避的時間間隔為一個時隙時間（SlotTime）Δt.Δt=傳播時延（propagationdelay）+收發機收/發轉換時間+PHY層向MAC層指示信道狀態的的時間。通常Δt為十至幾十微秒。

CSMA/CA采用的二進制指數退避算法是指：當終端檢測到信道空閑時間≥DIFS或發生了碰撞時，會首先按照均勻分布規則，從中選取一個值作為退避計數器的初始值，此后每當站點檢測到信道空閑時間≥DIFS,則退避計數器減1;若站點檢測到信道忙或空閑時間64時，吞吐量隨著退避窗口大小的增加而急劇減少。因此，將競爭窗口值設為64.

（2）當重傳后的競爭窗口值超過競爭窗口值時，則將站點的競爭窗口恢復為競爭窗口。

在改良的算法中，站點將擁有較大的初始競爭窗口，以解決站點數目增多時沖突概率增大的問題。此外，當一個站點遭遇連續多次沖突后，將其競爭窗口迅速減小，以增加其成功競爭信道的概率，提高系統的公平性。

3兩種方法的性能仿真及比照

使用OPNET軟件對基本的退避算法和改良的退避算法開展仿真，仿真步驟如下：

（1）建立一個基本的Adhoc網絡模型，如圖2所示，隨機分布80個無線工作站，所有工作站點工作于DCF方式，范圍設為office,大小設為100m×100m.

（2）配置業務參數。OPNET提供了ON-OFF的建模機制，在ON期間生成數據包，每個包的大小和包間隔可以按照某種分布函數來確定，在OFF期間不發送數據包。按照表1設置網絡的業務參數。

（3）配置802.11MAC的輸入接口參數，如下表2所示。

RTS門限決定某個數據幀的傳輸是否要啟動RTS/CTS協議會話，如果從高層接收到的分組（也稱為MAC服務數據單元MSDU）大于RTS門限，為了增加傳輸效率（對于大分組額外開銷資源預留帶寬而增加這次發送成功的概率是值得的），則啟動RTS/CTS協議會話。由于RTS/CTS協議會話是協議非強制的功能，因此該項默認值為None,意味著不管MSDU多大也不啟用該功能。

拆分門限決定高層數據包（MSDU）是否需要拆分，該項默認值同樣為None,意味不管MSDU多大也不開展拆分。

（4）收集統計量，需要收集的統計量有吞吐量（throughput）和時延（delay）。

（5）設置仿真參數，仿真運行時間為3min,隨機數為128.

（6）復制一個與上述網絡模型完全一樣的場景。在新的場景里，按照改良的退避方法開展相應設置，其他設置保持一樣。分別對兩個場景運行仿真，仿真結果如圖3、圖4所示，其中橫坐標均為時間，單位為min.

由以上仿真曲線圖可以看出，使用改良方法后，網絡的吞吐量有了一定提高，延遲性能也得到了改善。

通過分析DCF方式下工作站點增多時出現信道競爭不公平性現象的原因，對競爭窗口的初始值開展了調