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        一種帶內(nèi)全雙工無線網(wǎng)絡(luò)MAC機(jī)制及性能分析

        2018-06-14 06:10:40孫彥景渠倩倩王博文左海維王曉琳
        關(guān)鍵詞:發(fā)送數(shù)據(jù)非對(duì)稱吞吐量

        孫彥景, 渠倩倩, 王博文, 左海維, 王曉琳

        (中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院,江蘇 徐州 221008)

        帶內(nèi)全雙工(In-Band Full-Duplex,IBFD)無線通信技術(shù)允許節(jié)點(diǎn)在同一頻帶上同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收,與現(xiàn)有雙工技術(shù)相比理論上最大可成倍提高頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量[1-2].近年來,物理層自干擾消除技術(shù)日趨成熟,能夠?qū)⒆愿蓴_信號(hào)降低到不影響有用信號(hào)接收的噪聲水平[3-4],實(shí)現(xiàn)了單節(jié)點(diǎn)同時(shí)同頻發(fā)送和接收.為實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)中多節(jié)點(diǎn)間IBFD無線通信,還需要相關(guān)媒體接入控制(Medium Access Control,MAC)機(jī)制的支持.當(dāng)前已有相關(guān)研究為IBFD無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了MAC機(jī)制[5-12].文獻(xiàn)[7]將帶沖突避免的載波偵聽多路訪問(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)機(jī)制應(yīng)用于IBFD無線網(wǎng)絡(luò)中,設(shè)置無線接入點(diǎn)(Access Point,AP)節(jié)點(diǎn)或用戶節(jié)點(diǎn)在接收到源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀頭部信息后即刻向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送自身數(shù)據(jù),若無數(shù)據(jù)發(fā)送,則需發(fā)送忙音(Busy Tone)以占用信道.文獻(xiàn)[10]基于請(qǐng)求發(fā)送(Request-To-Send,RTS)/允許發(fā)送(Clear To Send,CTS)機(jī)制設(shè)計(jì)了RTS/全雙工允許發(fā)送(Full-duplex Clear To Send,F(xiàn)CTS)機(jī)制,該機(jī)制下能夠建立分布式IBFD無線網(wǎng)絡(luò)中對(duì)稱或非對(duì)稱雙向通信鏈路.然而,上述文獻(xiàn)均在不考慮節(jié)點(diǎn)間干擾影響的情況下開展研究.

        圖1 IBFD無線網(wǎng)絡(luò)非對(duì)稱雙向鏈路傳輸模式

        文中考慮AP為IBFD節(jié)點(diǎn),用戶為半雙工(Half Duplex, HD)節(jié)點(diǎn)的IBFD無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境.AP能夠在同一頻帶上接收來自用戶數(shù)據(jù)的同時(shí)向另一用戶發(fā)送數(shù)據(jù),如圖1所示.在圖1(a)中,若上行鏈路發(fā)送節(jié)點(diǎn)C1為下行鏈路接收節(jié)點(diǎn)C4的暴露終端,則上行鏈路的發(fā)送信號(hào)亦為下行鏈路的節(jié)點(diǎn)間干擾(Inter-Node Interference,INI)信號(hào),將干擾C4正確接收AP的有用信號(hào).節(jié)點(diǎn)物理層(Physical Layer, PHY)可根據(jù)信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)等信息減小節(jié)點(diǎn)間干擾的影響[7],若設(shè)計(jì)的MAC層機(jī)制能夠輔助PHY層工作,為INI抑制提供所需的參數(shù),將能夠進(jìn)一步提高節(jié)點(diǎn)接收有用信號(hào)的能力.

        用戶C1發(fā)起信道接入請(qǐng)求時(shí),AP在與C1建立上行鏈路的同時(shí)利用信道接入機(jī)會(huì)與用戶C2建立下行鏈路,實(shí)現(xiàn)上下行鏈路同時(shí)發(fā)送和接收,如此可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量.文獻(xiàn)[8-9]針對(duì)此種情況設(shè)計(jì)了相應(yīng)的IBFD MAC機(jī)制.但是,當(dāng)AP發(fā)起信道接入請(qǐng)求時(shí),由于所有用戶均為半雙工終端,AP只能與用戶建立下行鏈路,致使在數(shù)據(jù)傳輸階段AP的上行鏈路處于空閑狀態(tài),此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量與半雙工無線網(wǎng)絡(luò)無異.而文獻(xiàn)[8-9]未考慮此種情況.

        在考慮INI影響的條件下,提出一種應(yīng)用于IBFD無線網(wǎng)絡(luò)的媒體接入控制機(jī)制AFD-MAC,能夠通過一次信道接入實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱雙向鏈路的建立.AFD-MAC在用戶先接入信道或AP先接入信道時(shí)均可以建立非對(duì)稱雙向鏈路,保證數(shù)據(jù)傳輸階段AP始終保持上下行鏈路同時(shí)同頻工作,進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量.另外,AFD-MAC通過媒體接入傳遞接收功率信息,為目的用戶PHY層估算INI值提供參數(shù),并決定是否建立非對(duì)稱雙向鏈路避免由INI導(dǎo)致的失敗傳輸問題.采用離散Markov模型分析AFD-MAC機(jī)制的吞吐量性能并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,在相同環(huán)境下與RTS/CTS機(jī)制和A-Duplex[9]進(jìn)行對(duì)比.

        1 系統(tǒng)模型

        文中將IBFD無線網(wǎng)絡(luò)非對(duì)稱雙向鏈路傳輸模式分為: 基于目的節(jié)點(diǎn)的非對(duì)稱IBFD(Destination-based Asymmetric IBFD, DAFD)傳輸模式和基于源節(jié)點(diǎn)的非對(duì)稱IBFD(Source-based Asymmetric IBFD, SAFD)傳輸模式[12],如圖1所示.產(chǎn)生兩種不同模式的原因在于前者首先爭(zhēng)得信道并發(fā)起媒體接入請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)為用戶,而后者為AP.

        如圖1(a)所示,在DAFD傳輸模式中,用戶C1先接入信道,C1通過上行鏈路向AP發(fā)送數(shù)據(jù)(Packet1),AP在接收Packet1的同時(shí)借用此信道通過下行鏈路向C4發(fā)送數(shù)據(jù)(Packet2).定義C1向AP發(fā)送數(shù)據(jù)的上行鏈路為主要傳輸(Primary Transmission)鏈路,其中,C1為主發(fā)送器(Primary Transmitter, PT),AP為主接收器(Primary Receiver, PR); AP向C4發(fā)送數(shù)據(jù)的下行鏈路為次要傳輸(Secondary Transmission)鏈路,其中AP為次發(fā)送器(Secondary Transmitter, ST),C4為次接收器(Secondary Receiver, SR).

        如圖1(b)所示,在SAFD傳輸模式中,AP先接入信道,通過下行鏈路向C3發(fā)送Packet1,C1同時(shí)借用此信道通過上行鏈路向AP發(fā)送Packet2.其中,AP既是PT也是SR,C3是PR,C1是ST.

        2 AFD-MAC機(jī)制

        在IBFD無線網(wǎng)絡(luò)非對(duì)稱雙向鏈路通信中,802.11RTS/CTS機(jī)制僅能建立主要傳輸鏈路,不能為次要傳輸保留信道.若要實(shí)現(xiàn)3節(jié)點(diǎn)之間非對(duì)稱雙向鏈路通信,需要進(jìn)行兩次RTS/CTS媒體接入和數(shù)據(jù)傳輸,這與HD無線通信相同.為解決上述問題,在考慮INI影響的條件下,文中基于3次握手機(jī)制提出AFD-MAC機(jī)制,通過一次信道接入完成非對(duì)稱雙向通信鏈路的建立.

        2.1 幀 結(jié) 構(gòu)

        在文中提出的AFD-MAC機(jī)制中,使用了5種控制幀結(jié)構(gòu).控制幀分別為ARTS幀、URTS幀、DCTS幀、UCTS幀和ACK幀,如圖2所示.其中,由AP發(fā)送的UCTS幀和ARTS幀中的“TM”位指IBFD非對(duì)稱雙向鏈路傳輸模式,“0”表示DAFD模式,“1”表示SAFD模式,“TM”僅占 1 bit.DCTS幀中的“Pr”位指此用戶接收到AP發(fā)送數(shù)據(jù)的信號(hào)功率信息,“Pr”占2個(gè)字節(jié).URTS幀和ACK幀與802.11標(biāo)準(zhǔn)中定義相同.

        圖2 控制幀結(jié)構(gòu)

        2.2 AFD-MAC工作過程

        在AFD-MAC機(jī)制中,假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都能夠感知信道狀態(tài)及其相鄰節(jié)點(diǎn)狀態(tài).若某一節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要傳輸且感知信道在DIFS時(shí)間內(nèi)一直處于空閑狀態(tài),則執(zhí)行二進(jìn)制退避機(jī)制并在退避計(jì)數(shù)器減到0時(shí)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求幀.期間若節(jié)點(diǎn)感知信道處于忙碌狀態(tài),則凍結(jié)退避計(jì)數(shù)器并等待.如圖3所示,文中分別對(duì)IBFD無線網(wǎng)絡(luò)中非對(duì)稱雙向鏈路傳輸?shù)膬煞N模式進(jìn)行描述,具體媒體接入和數(shù)據(jù)傳輸過程如下.

        圖3 IBFD非對(duì)稱雙向鏈路成功傳輸過程

        2.2.1 DAFD媒體接入和數(shù)據(jù)傳輸過程

        DAFD成功傳輸過程如圖3(a)所示.用戶C1成功爭(zhēng)得信道并向目的節(jié)點(diǎn)AP發(fā)送URTS幀,AP接收URTS幀,等待SIFS時(shí)長(zhǎng)后向C1返回UCTS幀,允許上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸.若AP有數(shù)據(jù)(Packet2)要發(fā)送給C4,則UCTS幀中“TM”為0并且此幀中包含SR(C4)的地址,通知網(wǎng)絡(luò)中其他用戶AP要與C1和C4兩個(gè)用戶建立DAFD非對(duì)稱雙向鏈路.C1在收到UCTS幀后等待收到AP發(fā)送的Packet2幀頭Hdr時(shí),立刻向AP發(fā)送Packet1.用戶C4收到UCTS幀后得知AP將要向其發(fā)送Packet2,由于AP向用戶C4發(fā)送Packet2時(shí)用戶C1同時(shí)向AP發(fā)送Packet1,C1發(fā)送的Packet1會(huì)干擾用戶C4對(duì)Packet2的接收,此時(shí)用戶C4需要通過物理層計(jì)算出它收到信號(hào)的信干噪比,C4收到C1發(fā)送的URTS幀后通過物理層估算出收到信號(hào)的功率為Pr,C1-C4,C4收到AP發(fā)送的UCTS幀后通過物理層估算出收到信號(hào)的功率為Pr,AP-C4,定義NC4為用戶C4處的噪聲功率,則C4可估算出它收到數(shù)據(jù)的信干噪比為

        RSINC4=Pr,AP-C4(Pr,C1-C4+NC4) .(1)

        若RSINC4大于最小閾值γ,表明在C1和AP同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)C4可正確接收AP發(fā)送的數(shù)據(jù),則向AP返回DCTS幀,允許下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸.此時(shí)DCTS幀中“Pr”位置零.AP收到DCTS幀后等待SIFS時(shí)長(zhǎng)向C4發(fā)送Packet2.C1在收到AP發(fā)送的Packet2的幀頭Hdr后,立刻向AP發(fā)送Packet1.上下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸完成后,如果C4正確接收Packet2,則等待SIFS時(shí)長(zhǎng)向AP發(fā)送ACK幀,AP收到ACK幀后即向C1發(fā)送ACK幀,用戶C1收到ACK幀后,本次通信結(jié)束.

        若RSINC4小于最小閾值γ,則表明在C1和AP同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)C4不能正確接收AP發(fā)送的數(shù)據(jù),C4不必向AP發(fā)送回復(fù)幀.AP等DCTS+SIFS時(shí)長(zhǎng)后,向C4發(fā)送數(shù)據(jù)幀頭Hdr,注意此時(shí)AP僅發(fā)送數(shù)據(jù)幀頭,通知C1開始向其發(fā)送Packet1,此時(shí)只進(jìn)行由C1到AP的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸完成后,若AP正確接收Packet1,則AP等待SIFS時(shí)長(zhǎng)后向C1發(fā)送ACK幀,本次通信結(jié)束.

        2.2.2 SAFD 媒體接入和數(shù)據(jù)傳輸過程

        SAFD成功傳輸過程如圖3(b)所示.AP成功爭(zhēng)得信道并向C3發(fā)送ARTS幀,此幀中包含C3的地址并且此幀中的“TM”位為“1”,通知其他用戶在AP向C3發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)可以競(jìng)用AP的上行鏈路向AP發(fā)送數(shù)據(jù),C3收到ARTS幀后,通過物理層估算出其收到AP數(shù)據(jù)的信號(hào)功率為Pr,AP-C3,并將其上傳至MAC層封裝在DCTS幀中的“Pr”位發(fā)送給AP.其他用戶收到ARTS幀后得知AP將要向C3發(fā)送Packet1,與此同時(shí)有數(shù)據(jù)要發(fā)送給AP的用戶可以借用此信道向AP發(fā)送數(shù)據(jù).此時(shí)可能有多個(gè)用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送給AP,它們?cè)谑盏紻CTS幀后要估算出C3的信干噪比.例如,C1有數(shù)據(jù)要發(fā)送給AP,C1收到DCTS幀后通過物理層估算出收到信號(hào)的功率為Pr,C3-C1,假設(shè)Pr,C1-C3=Pr,C3-C1.由DCTS幀中“Pr”位可知C3收到AP發(fā)送數(shù)據(jù)的信號(hào)功率Pr,AP-C3,定義NC1為用戶C1處的噪聲功率,它與C3處的噪聲功率近似相等.因此,可估算出C3處的信干噪比為

        RSINC3=Pr,AP-C3(Pr,C1-C3+NC1) .(2)

        若RSINC3大于最小閾值γ,則C1向AP發(fā)送URTS幀,AP收到URTS幀后等待SIFS時(shí)長(zhǎng)向C3發(fā)送Packet1,AP在Packet1幀頭中添加一位標(biāo)記位,設(shè)置為“Y”,允許上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸.C1收到AP發(fā)送的Packet1的幀頭Hdr后立刻向AP發(fā)送Packet2.上下行鏈路數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸完成后,若C3正確接收Packet2,等待SIFS時(shí)長(zhǎng)向AP發(fā)送ACK幀,AP收到ACK幀后即向C1發(fā)送ACK幀,C1收到ACK幀,本次通信結(jié)束.

        若有多個(gè)用戶滿足RSINC3大于最小閾值γ,則他們同時(shí)向AP發(fā)送URTS幀,發(fā)生碰撞,此時(shí)AP不能正確接收URTS幀,因此,AP在Packet1的幀頭中添加一位標(biāo)記位,標(biāo)記位設(shè)置為“N”,通知將要競(jìng)用上行鏈路的所有用戶不要向其發(fā)送數(shù)據(jù),以免發(fā)生碰撞.此時(shí)只進(jìn)行由AP到C3的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸完成后,若C3正確接收Packet1,則C3等待SIFS時(shí)長(zhǎng)后向AP發(fā)送ACK幀,本次通信結(jié)束.

        3 性能分析

        3.1 飽和吞吐量

        文中采用離散時(shí)間Markov模型[13],對(duì)基于AFD-MAC機(jī)制的IBFD無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行吞吐量性能分析.假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有N個(gè)用戶,1個(gè)AP,所有節(jié)點(diǎn)都能夠正常偵聽信道、競(jìng)爭(zhēng)IBFD無線通信機(jī)會(huì)和檢測(cè)碰撞.

        在AFD-MAC機(jī)制中,AP和用戶有不同離散時(shí)間Markov鏈.AP的最大競(jìng)爭(zhēng)窗口和最大退避階數(shù)分別為WAP和mA; 一個(gè)隨機(jī)時(shí)隙中發(fā)送概率和條件碰撞概率分別是τA和pA.用戶的最大競(jìng)爭(zhēng)窗口和最大退避階數(shù)分別為W和m; 一個(gè)隨機(jī)時(shí)隙中發(fā)送概率和條件碰撞概率分別是τ和p.競(jìng)爭(zhēng)窗口范圍可表示為(0,Wi),其中Wi= 2iW,i=0,1,2,…,m.基于離散時(shí)間Markov模型,推導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)中用戶在某一時(shí)隙的發(fā)送概率為

        (3)

        在AFD-MAC機(jī)制中,當(dāng)一個(gè)用戶競(jìng)爭(zhēng)到信道后不論AP是否競(jìng)爭(zhēng)信道,用戶都可以成功發(fā)送數(shù)據(jù).因此,用戶的條件碰撞概率p= 1- (1-τ)N-1.同理,可得AP在某一時(shí)隙的發(fā)送概率為

        (4)

        當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中所有用戶都不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),AP成功傳輸數(shù)據(jù).因此,AP節(jié)點(diǎn)的條件碰撞概率pA= 1- (1-τ)N.定義在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為Ptr,可由發(fā)送概率τ和τA表示為Ptr= 1- (1-τA)(1-τ)N.那么,該時(shí)隙內(nèi)信道空閑的概率可表示為 1-Ptr.因此,一個(gè)時(shí)隙內(nèi)信道空閑時(shí)間可表示為 (1-Ptr)σ,其中σ為空閑總時(shí)長(zhǎng).

        歸一化系統(tǒng)吞吐量S為信道一個(gè)時(shí)隙內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效幀長(zhǎng)度.為獲得吞吐量值,首先需要計(jì)算成功和失敗傳輸概率.由第2部分描述的兩種IBFD的數(shù)據(jù)傳輸過程可知,數(shù)據(jù)成功傳輸有以下兩種情況.

        (2) AP向某一用戶發(fā)起通信,此時(shí)用戶都在偵聽信道,另一用戶借此信道向AP發(fā)起通信,建立非對(duì)稱IBFD雙向鏈路,成功傳輸概率Ps2可表示為Ps2=τA(1-τ)N-1,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間Ts2=TARTS+TDCTS+TURTS+THdr+TPacket+ 4TSIFS+ 2TACK,當(dāng)不只一個(gè)用戶同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)信道向AP發(fā)送URTS幀時(shí),網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生碰撞,傳輸失敗.定義碰撞概率為Pc,可表示為Pc=Ptr-Ps1-Ps2,碰撞持續(xù)時(shí)間Tc=TURTS+TDIFS,至此,可求得歸一化飽和吞吐量S為

        S=(Ps1+Ps2)E[Packet](1-Ptr)σ+Ps1Ts1+Ps2Ts2+PcTc,(5)

        其中,E[Packet]為一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行чL(zhǎng)度.

        3.2 數(shù)值結(jié)果

        本節(jié)使用MATLAB評(píng)估了AFD-MAC機(jī)制的性能,并驗(yàn)證了分析模型.基本仿真參數(shù)如表1所示.假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)嘗試向其通信范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)并能夠正常爭(zhēng)取IBFD傳輸機(jī)會(huì).為證明AFD-MAC機(jī)制在提高網(wǎng)絡(luò)性能方面的優(yōu)勢(shì),在相同環(huán)境下將其與RTS/CTS及A-Duplex機(jī)制[9]進(jìn)行對(duì)比分析.

        表1 基本仿真參數(shù)

        圖4對(duì)比了不同MAC機(jī)制下網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)目與吞吐量的關(guān)系.最大退避階數(shù)m設(shè)為6,由圖4可知,當(dāng)最小競(jìng)爭(zhēng)窗口W=16 時(shí),使用AFD-MAC的IBFD無線網(wǎng)絡(luò)平均吞吐量約為1.61,使用RTS/CTS機(jī)制的HD網(wǎng)絡(luò)平均吞吐量約為0.83,可見IBFD比HD無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量高出近1倍.同在IBFD無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)比AFD-MAC和A-Duplex機(jī)制,前者吞吐量比后者高出約18%.對(duì)比不同最小競(jìng)爭(zhēng)窗口下 AFD-MAC 機(jī)制的吞吐量, 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)目較小時(shí), 競(jìng)爭(zhēng)窗口越小, 吞吐量越大.隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)目增加, 當(dāng)W=16 時(shí), 吞吐量緩慢減小; 當(dāng)W=256 時(shí), 吞吐量持續(xù)增加.因此, 為最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量, 無線網(wǎng)絡(luò)需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)目選擇合適的競(jìng)爭(zhēng)窗口大?。谙嗤琖值條件下, AFD-MAC 與 RTS/CTS 機(jī)制一樣, 隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)目的增加, 吞吐量變化較?。虼耍?AFD-MAC 機(jī)制能夠應(yīng)用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò), 且網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)于 A-Duplex機(jī)制.

        圖4 不同用戶數(shù)目下,3種MAC機(jī)制吞吐量分析

        二進(jìn)制退避計(jì)數(shù)器初值與最小競(jìng)爭(zhēng)窗口W和最大退避階數(shù)m有關(guān),如圖5和圖6所示.圖5中,設(shè)置m為6,觀察用戶數(shù)目不同時(shí)W與吞吐量的關(guān)系,可確定不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)合適的W值.例如,當(dāng)用戶數(shù)N=10 時(shí),選擇W=16 能夠獲得最大吞吐量S= 1.628; 而當(dāng)N=40 時(shí),選擇W=64 較為合適,此時(shí)最大吞吐量S= 1.624.圖6中,設(shè)置W為16,觀察用戶數(shù)目不同時(shí)m與吞吐量的關(guān)系.同上,能夠從中為不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)選擇合適的m值.綜合分析圖5和圖6可知,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)目逐漸增加時(shí)需要增大W和m值,以增加節(jié)點(diǎn)退避時(shí)間,減少碰撞的發(fā)生.

        圖5 不同最大退避階數(shù)下用戶數(shù)目不同時(shí),AFD-MAC機(jī)制吞吐量分析 圖6 不同最小競(jìng)爭(zhēng)窗口下用戶數(shù)目不同時(shí),AFD-MAC機(jī)制吞吐量分析

        4 結(jié) 束 語(yǔ)

        在考慮INI影響的條件下,提出了一種應(yīng)用于IBFD非對(duì)稱雙向鏈路通信的AFD-MAC機(jī)制.在數(shù)據(jù)傳輸階段AP始終保持上下行鏈路同時(shí)同頻工作,提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量.另外,AFD-MAC通過媒體接入傳遞接收功率信息,為目的用戶PHY層估算INI值并決定是否建立非對(duì)稱雙向鏈路提供參數(shù),減小了INI的影響.最后文中采用離散時(shí)間Markov模型,給出了網(wǎng)絡(luò)吞吐量的理論分析和數(shù)值結(jié)果.結(jié)果表明,AFD-MAC機(jī)制與RTS/CTS和A-Duplex機(jī)制相比,吞吐量分別約提高了94%和18%,AFD-MAC機(jī)制性能優(yōu)勢(shì)明顯.

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