摘 要：分析了保證WLAN服務質量的EDCA協議的工作機制，提出了通過改變不同接入類別計算公式中的參數來改善WLAN的性能。仿真結果表明，通過改變不同接入類別的競爭窗口，可以使整個網絡的平均延遲減少，而吞吐率卻有大幅提高。
關鍵詞： EDCA；WLAN；QOS；性能分析
隨著生活水平的提高和技術的發展，人們在體驗到WLAN接入的便捷性之后，對其服務質量（QoS）也提出了更高的要求，如語音數據、視頻數據及其他大量數據傳輸時的服務質量。由此IEEE工作委員會提出了保證WLAN QoS的802.11e標準，該標準以混合協調功能（HCF）訪問方式代替了分散協調功能（DCF）和單點協調功能（PCF）訪問方式。HCF以增強分布式協調訪問（EDCA）擴展了DCF的功能。EDCA和傳統的DCF不同，它可以為不同類型的業務提供按優先級高低的信道接入和數據傳輸服務。這種對業務有所區分的做法保證了高優先級的業務更加快捷地被傳送，而低優先級業務則只能等待[1-2]。
本文通過改變相應的參數來改善EDCA的性能，并通過仿真實驗驗證了所設參數是非常有效的，不僅縮短了接入延遲，也提高了整個網絡的吞吐量。
1 EDCA協議
不同于DCF中所有的流量共享一個共同的隊列，EDCA定義了4個傳輸隊列，也稱為訪問類別（AC），分別為背景流量（Background Traffic）、盡力而為流量（Best Effort Traffic）、視頻流量（Video Traffic）和語音流量（Voice Traffic）。通過改變相應的訪問類別參數，可以實現不同的訪問類別[3-5]。這些參數包括競爭窗口的長度、退避或傳輸之前工作站的等待時間以及工作站接入媒介后的傳輸時間。
競爭窗口用來在工作站接入媒介之前計算退避時間片的個數，可以使用CWmin和CWmax來表示競爭窗口的最小值和最大值，通過改變CWmin和CWmax的值，可以為相關的訪問類別賦予一個較高的優先級[6]。
EDCA中還定義了仲裁幀間間隔數（AIFSN）來表示在工作站開始傳輸數據或調用退避算法之前推遲一個短幀幀間間隔（SIFS）后的時槽個數[7]。AIFSN會影響仲裁幀間間隔（AIFS），因此，為AIFSN設定一個較小的值也可以為相關的訪問類別賦予一個高的優先級。
發送機會限制（TXOP）也是EDCA用于確定訪問類別優先級的一個重要參數。它可以定義工作站一次發送的最大數據長度，如果需要發送的數據長度超過了TXOP的限制，也可以將本段數據分多次發送。如果給TXOP設置一個較大的值，則相應的訪問類別優先級也越高。
每個AC在競爭TXOP時都是獨立的，一旦某個AC發現傳輸媒介上至少一個AIFS[AC]空閑，則其立即啟動退避計時器開始計時；如果在同一個工作站中有兩個或以上的AC在同一時槽中發送數據，則會產生和物理媒介上信號碰撞相似的沖突。
一般情況下，EDCA的CWmin、CWmax、AIFS和TXOP 4個參數要根據具體的應用結合起來使用才有意義[8]。
2 性能仿真與分析
為驗證DECA的性能，本文使用OPNET設計了仿真程序。在默認情況下，EDCA中各接入類別的參數計算按如以下公式進行。
設變量t為2的整數次方，其初值為2。若AC是Voice類型，則有：
而如果設置各AC的CW計算公式中t的整數次方超過原計算式中的3倍，則性能不會再有提升。
本文通過分析EDCA協議的工作機制，指出為AC設置不同的EDCA參數可以改善其網絡性能、提高吞吐率并減少接入延遲。仿真結果表明，通過改變CW計算公式的部分參數，其延遲減少了近1/7，而吞吐率提高了1/11左右，改善了整個網絡的性能。
參考文獻
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