IEEE 802.11e EDCA协议吞吐率性能分析模型

论

文

赏

析

2022年电子技术应用第1期

王心源1，2，程 鹏1，吴 斌2

1.中国科学院微电子研究所，北京100029；2.中国科学院大学 微电子学院，北京100049

摘要：  

对IEEE 802.11e增强的分布式控制接入协议进行了详细分析，对比分布式协调功能DCF与增强的分布式控制接入EDCA之间的差别，提出了一种四维马尔科夫链模型，该模型将饱和条件情况和非饱和条件情况进行统一。该模型不仅考虑了退避计时器冻结状态、发送冲突状态、最大重传次数，还充分考虑了不同接入优先级流的内部冲突和TXOP传输。相比于二维马尔科夫链模型，该模型可以准确预测EDCA中不同优先级接入流的吞吐率。最后利用仿真软件，验证了饱和条件下该模型的正确性。

关键词：

IEEE802.11e，增强的分布式控制接入，马尔科夫链模型

0 引言：

目前很多学者对IEEE 802.11协议的性能进行理论分析，其中最为著名的当属学者Bianchi[1]利用马尔可夫链模型对分布式协调功能(Distributed Coordination Function，DCF)进行建模。文献[2]通过改进二维马尔可夫链模型对饱和条件下的吞吐率和分组延时进行分析，并以此作为基础给出了不同节点数下基本接入模式和请求发送/确认发送模式切换门限阈值。文献[3]将饱和和非饱和的DCF模型统一，且考虑了退避计数器冻结和重传次数，使二维马尔科夫链模型更为精确和统一。

DCF模型中对数据包进行统一处理，无法保障服务质量(Quality of Service，QoS)，因此802.11e协议被引进[4]。802.11e协议提出了一种增强的分布式控制接入(Enhanced Distributed Control Access，EDCA)协议。EDCA引入多个队列承接不同业务的数据包，队列参数的差异使得不同的业务产生优先级，保障QoS特性[5-6]。文献[7]分析了数据流和语音流同时存在情况下语音流的吞吐率性能。

本文通过增加马尔科夫链模型的维度，对EDCA进行建模，综合考虑数据包的优先级产生的内部冲突以及增加多个状态周期，使得该模型更加完整精确。