基于Ad hoc网络的新EDCA参数调整方案.doc

基于Ad hoc网络的新EDCA参数调整方案IEEE802.11e标准中基于竞争的增强分布式信道接入机制EDCA根据QoS参数的不同，把业务分为8个用户优先级（TC）和4个接入类别，8个TC通过映射算法映射到4个接入类别AC，4个AC分别对应着语音业务（AC_VO）、视频业务（AC_VI）、尽力而为业务（AC_BE）和背景数据业务（AC_BK），对应不同优先级业务的AC设置不同的竞争窗口最大、最小值Cax，Cin和仲裁帧间隔值，高优先级AC设置小的Cin，Cax和AIFS值，从而有更多的竞争机会和更小的等待延迟接入信道研究表明，EDCA对每个AC指定的默认参数值只适用于中等负载、节点数目少的网络场景，并不适用于负载较重、节点数目较多且链路动态变化的ad hoc网络环境，所以，研究学者给出了多种EDCA参数值根据网络状况进行动态调整的方案文献[1]中通过监测2个传输时间间隔的空闲时隙数目来估计网络中节点数目，根据网络中节点数目调整竞争窗口值Cin，Cax同时被修改，从而保持了AC间的容量平衡，同时，修改的参数值最低不能低于表1中规定的EDCA默认参数值的最小值[3-8]算法的伪代码如算法1所示。

1.2仲裁帧间隔AIFS调整算法 该算法的主要思想：因为BEB算法在执行退避过程后检测到信道持续空闲AIFS个时隙退避计数器值减1，当随机退避计数器值减小到0时，才允许发送数据分组，这样会造成很多不必要的等待时间，本算法通过修改退避计数器值来缓解冲突和等待时间当信道空闲时，AIFS值均匀地从间隔{1，2，3，…，H}中取得，我们把取得的值定义为随机帧间间隔（RIFS），所有的AC都从相同的间隔取得RIFS值，每个AC[i]均匀地从间隔{0，1，…，Cs传输一次beacon帧，每传输8个beacon帧更新一次参数值，节点周期性地监测网络负载情况，假定每个AC中数据包大小为1 500 bytes，并且EDCA的4个AC都处于饱和态，即一直有数据包等待发送，信道比特率为8 Mbit/s，此处PF取值2，仿真时间为500 s仿真环境的默认参数如表1所示 为了测试IEDCA对变化的网络环境适应情况，我们开始时每个AC只有1个节点，然后每20 s翻倍一次AC中的节点个数，一直到每个AC中的节点个数达到32为止，整个仿真时间500 s 2.2仿真结果 节点检测到网络中节点增多，节点自动执行Algorithm 1的增长状态部分算法[910]，当节点检测到网络负载在减小，就会自动执行Algorithm 1的减小状态部分代码，IEDCA通过根据网络负载情况动态地修改竞争窗口CW，整个仿真过程中随着每个AC中节点个数的增加，AC的吞吐量是稳定的， 而EDCA中随着节点个数的增加，每个AC的吞吐量是下降的。

图2和图3给出了EDCA和IEDCA中每个AC的吞吐量与节点个数的关系 图2EDCA中每个AC的吞吐量与节点个数关系我们采用文献[3]中的公平系数定义F=（∑nij=1φj）2ni×∑nij=1φ2j，其中，ni表示一个AC中的数据包所来自不同节点的节点个数，φj表示 AC[i]中节点j的传输能力，F的取值范围为[0，1]，从图4，5的公平性表现图中可以看出IEDCA比EDCA的公平性系数F的表现好得多，这是因为EDCA中4个AC的窗口只允许被翻倍竞争窗口，如AC_VI从7到15，AC_VO从15到31，AC_BK与AC_BE从31到1 023，而IEDCA则是根据网络中节点个数动态调整竞争窗口值CW，同时通过动态调整AIFS值克服了EDCA固定AIFS值而造成的以牺牲低优先级业务AC_BE、AC_BK而满足高优先级业务AC_VI、AC_VI的不公平现象 3结论 本文分别给出了一种根据网络负载情况调整竞争窗口CW和从随机帧间间隔RIFS中选取随机退避计数器值BO的帧仲裁间隔AIFS方案，解决了EDCA参数不能根据网络状况进行调整的问题，仿真结果表明，IEDCA在吞吐量和公平性方面的性能表现都比EDCA性能优。