胡杰

摘要：隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)已無法滿足隨時隨地的自由網(wǎng)絡通信。針對有線局域網(wǎng)的不足，無線局域網(wǎng)順勢誕生，并快速進入應用階段。

全球第一個無線局域網(wǎng)標準是IEEE802.11標準，它是由IEEE的無線局域網(wǎng)委員會于1997年6月制定的。通常來說802.11協(xié)議是在2.4GHz的ISM頻段上工作，信道數(shù)目相當有限。根據(jù)無線通信廣播的特性，AP間的高密度狀態(tài)會產(chǎn)生干擾、競爭的情況，降低網(wǎng)絡整體質量，且伴隨著無線局域網(wǎng)的繼續(xù)高速增長，上述問題將愈來愈嚴重。

全文由802.11協(xié)議出發(fā)，先從理論角度分析了產(chǎn)生信道分配問題的原因所在，通過對接入點間的干擾情況分析說明了信道分配算法需解決的問題，最后提出了改進型算法，特點：1)分布式、自適應；2)改進了協(xié)議掃描功能，使用嗅探技術擴大了檢測干擾的范圍，使掃描效率得到提升；3)使用退避機制減少信道分配沖突消耗，提高了算法收斂速度。

NS-2（Network Simulator version 2，NS-2）是一種針對網(wǎng)絡技術源代碼公開的免費軟件模擬平臺，該文用其進行了基本實驗，證明了信道分配方法的效果。

關鍵詞：WLAN；802.11協(xié)議；信道分配

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)09-1995-02

WLAN Channel Allocation Method

HU Jie

(Hunan High-speed Railway Technology, Hengyang 410128, China)

Abstract: With the time fly, LAN has been unable to serve the communications. So Wireless LAN is borned to fill in blanks and has been used in application.

The worlds first WLAN standard is the IEEE802.11 standard, which is formulated by the IEEE in 1997 June. It works in 2.4GHz ISM band and the number of channel is limited. According to the characteristics of wireless communication radio, high density of APs will cause interference and competition.This means the reducement of the network quality. With the high speed growth of WLAN, the problem will become more and more serious.

Proceeding from a 802.11 protocol, start with a theoretical point of view the reason for a channel allocation problem, channel allocation algorithm to be addressed through the interference between the access point, and finally the improved algorithm,

The features are: 1, distributed, adaptive; improved protocol scan function using sniffing technology to expand the scope of the detected interference, so that the scanning efficiency is improved; 3, using the backoff mechanism to reduce the channel allocation conflict consumption, to improve the algorithm convergencespeed.

NS-2 is a free software as a simulation platform used for network technology development. The paper also uses it for basic experiments and the effect of channel allocation algorithm has been proved.

Key words: WLAN；802.11 protocol；channel allocation

傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)憑借高連接速率、高可靠性在實際中大量應用，而隨著通信方式進步和局域網(wǎng)應用領域的拓展，它已無法滿足隨時隨地的自由網(wǎng)絡通信。針對有線局域網(wǎng)的不足，無線局域網(wǎng)順勢誕生，并快速進入應用階段。無線局域網(wǎng)一般包含四類組件：用戶站（Station，STA）；無線媒介（Wireless Medium，WM）；接入點（Access Point，AP）；分布式系統(tǒng)（Dis-tribution System，DS）。WLAN優(yōu)點總結如下：

1）網(wǎng)絡服務商只需少量設備，就可實現(xiàn)信號覆蓋，減少了布線工作。

2）布線開銷等成本可節(jié)省；網(wǎng)絡調整時也可減少或避免重建開銷。

當前WLAN呈現(xiàn)兩方面特點：一、分布密，分類雜，即公共熱點和個人無線局域網(wǎng)并存，網(wǎng)絡處于無序狀態(tài)。二、用戶方除電腦外的眾多設備開始支持WiFi接入，如手機、PDA等，網(wǎng)絡流量加大。

信道分配算法周期性執(zhí)行順序是：干擾檢測、信道評估、信道選擇、信道轉換。干擾檢測是對當前運行信道進行檢查，干擾存在則進入信道評估，獲得干擾信息，進而選擇最佳信道進行轉換。

下面我們根據(jù)干擾類型進行描述分析。無線局域網(wǎng)的最基本單位BSS，即基礎服務集覆蓋范圍分為通信區(qū)、載波偵聽區(qū)和干擾區(qū)，范圍半徑設為R、2R和RBSS。BSS干擾可分四類，工作站C1和C2對應AP1和AP2，兩AP覆蓋范圍相同，D是AP間距。根據(jù)D的取值，AP1和AP2間存在以下三種狀態(tài)：

1）無干擾：D＞RBSS + R，無視工作站位置，直接給AP分配相同信道，無干擾。

2）干擾一：RBSS+R＞D＞RBSS，C1和C2間將產(chǎn)生干擾，C1對C2的發(fā)幀行為可以察覺，但無法確定發(fā)送方，即C1在C2載波偵聽區(qū)內。當然也有緩解此類干擾的方案，即若C2位于AP2右端，此干擾不存在。

3）干擾二：RBSS＞D＞2R，C1和C2直接干擾，C1不僅能載波偵聽C2發(fā)幀，還可接收幀，即C1位于C2通信區(qū)，STA發(fā)幀也會影響AP。

干擾一、干擾二中，對方通信AP無法檢測，但STA可察覺。AP向各自關聯(lián)STA發(fā)送數(shù)據(jù)，STA接收受BSS信號干擾，不能正確接收數(shù)據(jù)；此外，AP等待ACK超時，將進行數(shù)據(jù)重發(fā)，加劇網(wǎng)絡負荷?？梢姡蓴_一、干擾二對網(wǎng)絡吞吐量影響較大，通常稱之隱藏干擾，因為其類似隱藏節(jié)點問題。

根據(jù)上述情況，該文對已有分布式信道分配算法進行改進，使用動態(tài)流量因子體現(xiàn)干擾的分級檢測，準確尋找信道；為減少碰撞開銷，引入退避機制；改進了802.11協(xié)議的掃描功能，保證信息完整。

掃描在信道評估中十分重要，客戶發(fā)送探測請求幀和接收探測響應幀、信標幀獲得AP信息。依次發(fā)送信息，802.11b/g網(wǎng)絡要經(jīng)歷13條信道，轉換信道和媒介獲取時間開銷不計，MaxChannelTime設為20ms，需260ms，對實時應用這個值就偏大，更何況實際情況遠大于此。

NS-2是一種針對網(wǎng)絡技術源代碼公開的免費軟件模擬平臺，用它可以較便利地進行網(wǎng)絡技術開發(fā)，也可用于網(wǎng)絡技術教學。通過仿真，它會產(chǎn)生基于文本的跟蹤文件，以下是具體實驗過程：

在1000 m2范圍內隨機生成12個BSS拓撲分布，各BSS由一個AP、五個STA組成。拓撲圖生成原則：AP間距≥150m，STA間距≥5m，AP同STA間距≤150m。為突出流量因子，實驗中采用的是兩種固定UDP數(shù)據(jù)流：一種是熱點流量分布，隨機選擇AP及其通信區(qū)內所有AP作為熱點區(qū)，區(qū)內AP在0-3Mbps中隨機分配速率，區(qū)域外節(jié)點在0-10Mbps中隨機選擇速率；另一種是均勻隨機流量分布，各AP在0-3Mbps中隨機分配速率。數(shù)據(jù)包均為1024byte。為比較突出流量因子，實驗結果以AP、AP+STA+TRAFFIC、AP+ STA表示。

均勻流量分布下，引入退避機制后，算法收斂速度加快，信道調整8次左右算法性能穩(wěn)定下來。增加客戶感知的算法吞吐量比傳統(tǒng)機制高了約12%。該文算法比客戶感知算法又提高了4%，該文算法與客戶感知算法相比，性能提升幅度較小。

綜上所述，新型的無線局域網(wǎng)信道分配方法具有一定的改良效果和實踐可操作性，具體的研究應用還需要進一步探討和論證。

參考文獻：

[1]尚迪.淺談無線局域網(wǎng)的特點及應用[J].中國科技信息,2009(24):74-74.

[2]錢進.無線局域網(wǎng)技術與應用[M].北京:電子工業(yè)出版,2004.

[3]鄭光洽,平滑、濾波和預測(下)[J].現(xiàn)代雷達,1980(6).

[4]陳崢豪,陳永生. 802.11無線局域網(wǎng)中的智能AP切換策略[J].計算機應用,2008,28(z1):19-21.

[5]楊子江. 2010年企業(yè)無線局域網(wǎng)（WLAN）部署策略[J].微型計算機,2010 (9):74-74.

[6]邢光璞.無線局域網(wǎng)中負載均衡的AP主控式切換算法[J].電子技術應用.2009,35(10):25-27.