第7章 无线局域网的逻辑链路控制与链路性能

第7章无线局域网的逻辑链路控制与链路性能

吉林大学通信工程学院姜宏

jiangh@163.com引言数据链路层(DLL)包括逻辑链路控制(LLC)子层和媒体访问控制(MAC)子层，LLC子层在MAC子层之上。LLC子层的任务是完成两通信实体问一条点到点链路(逻辑链路)上的数据帧传输与控制，主要包括差错控制和流量控制。在WLAN中，某些差错控制和流量控制功能也集成在MAC子层之中。因此，MAC子层是WLAN链路层的核心和关键，其性能基本上就决定了链路的性能。

本章首先分析WLAN的MAC层协议的性能，然后讨论IEEE802.2LLC子层的差错控制机制。第一节WLANMAC协议性能为了解决WLAN的传输碰撞问题，IEEE802.11定义了两种MAC协议，即DCF协议和PCF协议。DCF协议是基本的MAC协议，在AdHoc网和Infrastructure网中超帧(SuperFrame)的竞争期CP(ContentionPeriod)使用，支持异步(Asynchronous)服务;协议是在超帧的无竞争期CFP(ContentionFreePerid)中使用，支持时限(TimeBounded)服务，是一种可选MAC协议。一、DCF协议性能分析

DCF协议采用两种方法进行帧的传输，基本访问机制和RTS/CTS机制。基本访制就是CSMA/CA十ACK协议，在帧传输后，如果在SIFS时间后没有收到MAC层的认帧ACK，则认为该帧丢失或碰撞，该帧会按照二进制退避(BEB)算法进行退避、重传。RTS/CTS机制是一种四次握手机制，发送方在发送数据帧之前，首先发送一个RTS帧预约信道，接收方发回一个CTS帧，之后开始进行数据帧的发送和ACK确认。RTS/CTS机制解决发送长帧时易发生碰撞从而导致信道利用率急剧下降的问题和解决"隐藏终端"问题。CSMA/CA采用离散时间(mscrete-time)退避算法，退避的最小时间间隔为一个时时间(SlotTime)：CSMA/CA采用的二进制退避算法是指:当终端检测到信道空闲时间DIFS或发生了碰撞，会首先按照均匀分布规则，从[0，W-l]中选取一个值作为退避时间。W就是退避窗口，通常取决于碰撞的次数，在帧的第一次传输时，W等于最小碰撞窗口，每次不成功传输都会使得W增加一倍，直到增至最大碰撞窗口。通常，随机访问机制都有一种不稳定特性，即随着输入负载的上升，系统的吞吐率上升，直到一个最大值(最大吞吐率)。之后，输入负载的进一步上升会使得系统吞吐率急剧下降。从实际的角度考虑，很难令系统保持在最大吞吐率的工作状态。为了分析DCF在系统过负载的情况下的性能，我们用“饱和吞吐率”(SaturationThroughput)这一参数来表征输入负载足够大时系统的吞吐率维持在一个什么样的程度。为了方便分析，我们作如下假设:·信道为理想信道，不考虑传输错误，即忽略信道噪声造成的比特错误及其弓起的帧错误，而只是考虑协议本身的性能;并且认为电子发送冲突所造成的任意长度的帧重叠都将引起帧差错，必须被重发。·小区内的站点数目足够多(大于10)但有限，认为所有站点的报文分组到达(包括新分组到达和重发分组到达)过程是泊松过程。·无论帧传输多少次，其碰撞概率恒定且相互独立。·不考虑隐藏终端问题和信道捕获效应。·每个终端始终有帧要发送，即系统的输入处于饱和状态，每个终端的输出队列始终非空。·站点的移动是有限的，忽略站点发送和接收数据分组，以及控制帧时的位置变化。这是由于IEEE802.11没有考虑节点移动性造成的。DCF两种机制的吞吐率

1)归一化系统