IEEE 802.11e EDCA協議吞吐率性能分析模型
2022年電子技術應用第1期
王心源1，2，程 鵬1，吳 斌2
1.中國科學院微電子研究所，北京100029；2.中國科學院大學 微電子學院，北京100049
摘要： 對IEEE 802.11e增強的分布式控制接入協議進行了詳細分析，對比分布式協調功能DCF與增強的分布式控制接入EDCA之間的差別，提出了一種四維馬爾科夫鏈模型，該模型將飽和條件情況和非飽和條件情況進行統一。該模型不僅考慮了退避計時器凍結狀態、發送沖突狀態、最大重傳次數，還充分考慮了不同接入優先級流的內部沖突和TXOP傳輸。相比于二維馬爾科夫鏈模型，該模型可以準確預測EDCA中不同優先級接入流的吞吐率。最后利用仿真軟件，驗證了飽和條件下該模型的正確性。
中圖分類號： TN925.93
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211537
中文引用格式： 王心源，程鵬，吳斌. IEEE 802.11e EDCA協議吞吐率性能分析模型[J].電子技術應用，2022，48(1)：115-118，123.
英文引用格式： Wang Xinyuan，Cheng Peng，Wu Bin. Throughput performance analysis model for IEEE 802.11e EDCA protocol[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(1)：115-118，123.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211537
中文引用格式： 王心源，程鵬，吳斌. IEEE 802.11e EDCA協議吞吐率性能分析模型[J].電子技術應用，2022，48(1)：115-118，123.
英文引用格式： Wang Xinyuan，Cheng Peng，Wu Bin. Throughput performance analysis model for IEEE 802.11e EDCA protocol[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(1)：115-118，123.
Throughput performance analysis model for IEEE 802.11e EDCA protocol
Wang Xinyuan1，2，Cheng Peng1，Wu Bin1
1.Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China； 2.School of Microelectronics，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China
Abstract： This paper analyzes the IEEE 802.11e enhanced distributed control access protocol in detail, compares the difference between the distributed coordination function DCF and the enhanced distributed control access EDCA, and proposes a four-dimensional Markov chain model. The model unifies the saturated condition and the unsaturated condition. This model not only considers the freeze state of the backoff timer, the transmission conflict state and the maximum number of retransmissions, but also fully considers the internal conflicts and TXOP transmissions of different access priority streams. Compared with the two-dimensional Markov chain model, this model can accurately predict the throughput of access flows with different priorities in EDCA. At last，simulation software is used to verify the correctness of the model under saturation conditions.
Key words : IEEE 802.11e；EDCA；Markov chain model
0 引言
目前很多學者對IEEE 802.11協議的性能進行理論分析，其中最為著名的當屬學者Bianchi[1]利用馬爾可夫鏈模型對分布式協調功能(Distributed Coordination Function，DCF)進行建模。文獻[2]通過改進二維馬爾可夫鏈模型對飽和條件下的吞吐率和分組延時進行分析，并以此作為基礎給出了不同節點數下基本接入模式和請求發送/確認發送模式切換門限閾值。文獻[3]將飽和和非飽和的DCF模型統一，且考慮了退避計數器凍結和重傳次數，使二維馬爾科夫鏈模型更為精確和統一。
DCF模型中對數據包進行統一處理，無法保障服務質量(Quality of Service，QoS)，因此802.11e協議被引進[4]。802.11e協議提出了一種增強的分布式控制接入(Enhanced Distributed Control Access，EDCA)協議。EDCA引入多個隊列承接不同業務的數據包，隊列參數的差異使得不同的業務產生優先級，保障QoS特性[5-6]。文獻[7]分析了數據流和語音流同時存在情況下語音流的吞吐率性能。
本文通過增加馬爾科夫鏈模型的維度，對EDCA進行建模，綜合考慮數據包的優先級產生的內部沖突以及增加多個狀態周期，使得該模型更加完整精確。
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作者信息：
王心源1，2，程 鵬1，吳 斌2
(1.中國科學院微電子研究所，北京100029；2.中國科學院大學 微電子學院，北京100049)
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