无线局域网中实时业务性能分析ppt课件.ppt

无线局域网中实时业务性能分析无线局域网中实时业务性能分析 冯慧芳2019.11.4提纲 PCF任务机制模型解析数值计算和分析PCF任务机制•IEEE 802.11规范定义的两种网络拓扑构造 ：Ad hoc构造和Infrastructure构造 Ad hoc构造Infrastructure构造PCF任务机制•WLAN的媒体接入控制〔MAC〕机制，它支持两种不同的MAC方案：第一种方案是分布协调功能〔DCF, Distributed Coordination Function〕，它基于传统的CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Aviodance)协议，以尽力而为的方式接入信道；•第二种方案是点协调功能〔PCF〕，基于由接入点控制的轮询〔poll〕方式，主要用于传输实时业务由于现代通讯网络搭载的业务不再是单纯的数据业务，而是包括数据、话音、实时图象的多媒体综合业务，话音和视频这类业务对时间延迟 PCF任务机制•PCF任务机制：在PCF下, AP发出Beacon阐明无竞争阶段〔CFP，Contention－Free Period〕开场，接着AP以轮询的方式在AP和主机之间进展数据包的交换。

•在标志帧发送之后的SIFS〔Short InterFrame Space〕时间点协调器开场无竞争〔CF〕传送，发送CF-Poll、Data+CF- Poll、CF-Ack+ CF -Poll或Data+CF- Ack +CF -Poll帧 PCF任务机制•假设某站从点协调器接纳到CF-Poll帧，该站可在SIFS空闲期之后经过发送CF-ACK或Data+CF- Ack+ CF- Poll帧对点协调器予以呼应假设点协调器接纳到某站的Data+ CF- Ack +CF- Poll帧，点协调器可发送Data+CF- Poll，CF-Ack+ CF -Poll帧至另一站，其中该帧的Ack部分用于对前一数据帧确认 PCF任务机制SIFSuplinkSTA2D1+Ack图1 PCF下根本的轮询方式downlinkD2+AckCF+Ack+Poll(2)CF+Ack+Poll(1)STA1PCF任务机制•很多学者对DCF的性能进展了深化研讨,但是对带有轮询战略的PCF性能的研讨比较少，而且已有的大部分是丈量、仿真的性能分析[2-6] PCF方式下的几种轮询机制Reference:D.A. Eckhardt and P. Steenkiste, Effort-limited fair (ELF)scheduling for wireless networks, in INFOCOM 2000.IEEE, vol. 3,March 26-30 2000, pp. 1097-l 106.Jing-Yuan Yeh,Support of multimedia services with the IEEE802.11 MAC protocol., ICC 2019. Volume: 1 , 28 April-2 May 2019 : 600 -604PCF方式下的几种轮询机制•Round-Robin Scheme•First-In-First-Out Scheme•Priority Scheme•Priority-Effort-Limit Fair Scheme• 本文PCF方式下的轮询机制•在IEEE802.11中没有详细阐明在PCF方式下AP采取何种战略进展轮询效力，在本文采用如下的轮询战略：当效力员轮询到某个队列时，首先对高优先级的1类数据包队列〔如语音和视频〕实行穷尽式效力：即效力员将为该队列中的一切数据包进展效力，包括效力期间到达的新数据包。

然后对低优先级的2类数据包队列〔如数据〕实行限定1效力：即效力员只多对该队列中的一个数据包进展效力之后再轮询下一站，依次循环进展 图2 PCF下的轮询方式…NullSIFSD21＋AckD11＋AckD12＋Ack切换时间downlinkCF-Poll〔1〕STA2STA1CF-Ack+Poll〔1〕CF-Poll〔2〕uplink效力时间本文PCF方式下的轮询机制设 第 i站 的 第 k类 数 据 包 每 一 批 按 参 数 为 的 Poisson过 程 到 达 ， 表 示 为 k类数据包到达第i站的第n批的数据包数为 ， 为相互独立的随机变量序列，且与 同分布， 的概率母函数为 数学解析数学解析( (模型假设条件模型假设条件) )数学解析数学解析( (模型假设条件模型假设条件) )• 根据PCF的任务机制，可将传输数据和Ack的时间以及每个SIFS之和看作处置一个包的时间，即效力时间i站的两类数据包的效力时间 是独立且同分布的随机变量， 服从普通分布。

• 分布函数的Laplace-Stieltjes变换 数学解析数学解析( (模型假设条件模型假设条件) )•由于无线信道误码率较高，假设数据包重传概率为 ，实践效力时间〔包括重传效力时间〕是独立且同分布的随机变量 ， ， 分布函数的Laplace-Stieltjes变换为 数学解析数学解析( (模型假设条件模型假设条件) )•效力员从的i站到第i＋1站的切换时间是指第i站释放信道到第i＋1站获得信道的时间，那么传输CF-Poll的时间可包括到切换时间中 是独立同分布的随机变量， 服从普通分布， ， 数学解析数学解析( (模型假设条件模型假设条件) )•各站的缓冲区容量足够大，不会产生数据包的溢出 •对同类数据包按先来先效力〔FCFS〕原那么进展 •各站的到达过程、一切的效力时间和切换时间均相互独立 本文运用的变量符号还有 •t时辰在i站的各类数据包数〔队长〕记为•效力员第m次轮询到i站的时辰记为• 为平稳形状下效力员轮询到第j站时第i站的队长 数据包实践效力时间数据包实践效力时间 •设某个数据包经过m次传输才胜利，那么得到m次传输的概率为 。

数据包传输失败后前往到缓冲区队列的首位，继续接受效力〔重传〕，所以数据包实践.效力时间包括重传的时间 数据包实践效力时间数据包实践效力时间 •设某个数据包经过m次传输才胜利，那么得到m次传输的概率为 1类数据包队长分析类数据包队长分析 效力员第m+1次轮询到第i站时的数据包数包括：第m个轮询周期中在一切的切换时间内到达i站的数据包数；除i站外效力员在一切站效力1类数据包的停留时间内到达站的数据包数；效力员在各站至多效力一个2类数据包的效力时间内到达站的数据包数 1类数据包队长分析类数据包队长分析2类数据包队长分析类数据包队长分析 效力员第m+1次轮询到第i站时的2类数据包数包括：第m次轮询时该站的2类数据包数；第m个轮询周期中在一切的切换时间内到达站的2类数据包数；效力员在一切站效力1类数据包的停留时间内到达站的2类数据包数；效力员在各站至多效力一个2类数据包的效力时间内到达站的2类数据包数；减去第m站有能够曾经效力了的一个数据包 2类数据包队长分析类数据包队长分析1类数据包队长类数据包队长平均轮询周期平均轮询周期 •平均轮询周期应为一切切换时间、各站一切1类数据包的效力时间和每个站至多效力一个2类数据包的效力时间之和： 数值计算与分析数值计算与分析 •随着1类数据包到达•率的添加，平均队长•不断添加，而且2类•数据包到达率的添加•对平均队长影响•很小，数值计算与分析数值计算与分析•图3阐明2类数据包的•到达率对平均轮询周•期的影响也很小。

•所以1类数据包的到达•率对轮询周期影响•较大，这和本文的•效力战略相一致数值计算与分析数值计算与分析•当轮询终端的数量添加时，•轮询周期也在快速添加•这也阐明了PCF的一个•不利点就是它的伸缩性•不是非常好，在网络规模•变大后，由于它轮询的•客户端数量变多，•呵斥网络效率的下降 数值计算与分析数值计算与分析•模模型型缺缺陷陷：：由由于于这这只只是是在在PCF方方式式下下实实时时业业务务的的建建模模，，没没有有思思索索与与PCF 共共存存的的DCF，，如如何何建建立立更更准准确确，，又又易易于于解解析析的的业务模型，将是进一步研讨的内容业务模型，将是进一步研讨的内容thanks。