袁昊+于永良

摘 ?要：隨遇通信時(shí)代主張無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為最合適的通信網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc Networks）以其獨(dú)特的特性為隨時(shí)隨地的訪問(wèn)提供了不可替代的技術(shù)支持[1]。但是同時(shí)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)又有其脆弱性的一面，如由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)多變，這會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流的QoS得不到有效保障。將IEEE802.11e協(xié)議應(yīng)用在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，可以解決大網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保障性能的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：Ad Hoc;服務(wù)質(zhì)量;IEEE802.11e

移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)[1-2]是由一系列具有對(duì)等關(guān)系的自治移動(dòng)終端組成的復(fù)雜的分布式系統(tǒng)（Distributed System， DS）。IEEE802.11e是一種能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中報(bào)文傳輸提供QoS保障的MAC層協(xié)議，引入了服務(wù)質(zhì)量保障（Quality of Service，QoS）的概念。它賦予實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流較高的優(yōu)先級(jí)。

一、基于IEEE 802.11e區(qū)分服務(wù)的QoS保障機(jī)制

（一） IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11e通過(guò)引入增強(qiáng)的分布式信道接入（Enhanced Distributed Channel Access，EDCA）機(jī)制來(lái)區(qū)分不同業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)，保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的信道接入優(yōu)先權(quán)。EDCA機(jī)制將節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流按照業(yè)務(wù)要求進(jìn)行分類，IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)定義了四種接入類（Access Category，

AC），分別是背景（Background）、盡力而為（Best Effort）、視頻（Video）和語(yǔ)音（Voice），同時(shí)為每個(gè)接入類設(shè)置了各自的仲裁幀間隙（Arbitration Inter-Frame Space，AIFS）和競(jìng)爭(zhēng)窗口（Con

tention Window，CW）。業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)與接入類的映射關(guān)系如表1所示。

（二）IEEE802.11e在GloMoSim中的實(shí)現(xiàn)。本文采用Glo

mosim仿真平臺(tái)來(lái)分析所提出算法的性能。在Glomosim提供的IEEE802.11分布式協(xié)調(diào)功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)IEEE802.11e EDC

A機(jī)制。EDCA支持8種優(yōu)先級(jí)，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)層的8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，分別按照表1所示的映射關(guān)系，將8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列映射到相應(yīng)的接入類中。

表1 ?優(yōu)先級(jí)和對(duì)應(yīng)的接入類

應(yīng)用程序產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流中攜帶了此業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)信息。如源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)恒定比

特流（Constant Bit Rate， CBR）的格式為：CBR <源節(jié)點(diǎn)> <目的節(jié)點(diǎn)> <需要發(fā)送的報(bào)文數(shù)> <報(bào)文大小> <報(bào)文發(fā)送間隔> ; <報(bào)文發(fā)送開(kāi)始時(shí)間> <截止時(shí)間> <報(bào)文優(yōu)先級(jí)（在最低優(yōu)先級(jí)0-最高7之間）>。接著數(shù)據(jù)報(bào)文在節(jié)點(diǎn)內(nèi)由上到下經(jīng)過(guò)相關(guān)協(xié)議層的處理。IEEE802.11e協(xié)議規(guī)定各協(xié)議層接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后按照如下方式處理：（1）應(yīng)用層接收到源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流后，向傳輸層發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包攜帶有業(yè)務(wù)內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)信息。內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)是業(yè)務(wù)流優(yōu)先級(jí)的一個(gè)映射，由高到低排列分別為：最高優(yōu)先級(jí)1到最低優(yōu)先級(jí)8。（2）在網(wǎng)絡(luò)層

IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)將原來(lái)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)定義的1個(gè)網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列增加為8個(gè)先進(jìn)先出的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，每一個(gè)隊(duì)列與一種業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)。源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層接收到數(shù)據(jù)分組后，用報(bào)文IP頭中的服務(wù)類型（ip_tos）字段來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)信息。中繼節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后將報(bào)文向上傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，中間節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)文IP頭中的服務(wù)類型（ip_tos）字段確定報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)信息將數(shù)據(jù)報(bào)文放入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列中等待發(fā)送。在本文的仿真中AIFS和CW的設(shè)置如表2所示。

表2 ?IEEE802.11e MAC 參數(shù)設(shè)置

其中：a=31， a=1023;AIFSN是計(jì)算AIFS所用的參數(shù)，

AIFS=SIFS+AIFSN*（a slot time）;a slot time = 20，SIFS為10

二、仿真結(jié)果及分析

我們采用Glomosim2.03仿真平臺(tái)分析在IEEE802.11e協(xié)議下不同優(yōu)先級(jí)報(bào)文的時(shí)延性能，并與IEEE802.11協(xié)議進(jìn)行性能比對(duì)。模擬環(huán)境如下：50個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在1000m * 1000m的正方形區(qū)域中，節(jié)點(diǎn)密度較大能夠維持網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇閯?dòng)態(tài)的情況下節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)?？磕Ｊ降囊苿?dòng)模型，最大移動(dòng)速度為10m/s，?？繒r(shí)間為0（不?？浚?。每個(gè)源節(jié)點(diǎn)包含2個(gè)等級(jí)數(shù)據(jù)流，分別為最高優(yōu)先級(jí)VO和盡力而為BE業(yè)務(wù)流， 數(shù)據(jù)報(bào)文大小為1024bytes。采用DSR路由協(xié)議。仿真時(shí)間為100秒。

比較IEEE802.11e EDCA機(jī)制下和IEEE802.11協(xié)議在保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流時(shí)延要求方面的性能。在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選取6個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中3個(gè)源節(jié)點(diǎn)3個(gè)目的節(jié)點(diǎn)。改變?cè)垂?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率。圖1顯示了在IEEE802.11e EDCA機(jī)制與IEEE802.11算法下，不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流平均端到端時(shí)延。從圖中可以看出，當(dāng)報(bào)文發(fā)送速率較低時(shí)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低，EDCA與IEEE802.11協(xié)議具有相似的傳輸性能，但是隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載逐漸加大，EDCA對(duì)于高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延保障明顯優(yōu)于IEEE802.11協(xié)議。因此，IEEE802.11e協(xié)議是以犧牲低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流的方式來(lái)為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流提供QoS保障。

圖1 ?IEEE802.11e與IEEE802.11時(shí)延比較

三、結(jié)束語(yǔ)

本文將IEEE802.11e和IEEE802.11協(xié)議進(jìn)行了對(duì)比仿真分析，IEEE802.11e協(xié)議考慮了不同數(shù)據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)信息，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)獲取信道資源時(shí)，優(yōu)先發(fā)送最高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文，為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流提供了有力的QoS保障，仿真結(jié)果表明，在平均端到端時(shí)延保障上IEEE802.11e協(xié)議性能較好，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，IEEE802.11e對(duì)高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流的QoS保障機(jī)制更加明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] Mobile Ad Hoc Networking（MANET）：Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations， RFC 2501， IETF Network Working Group， 1999.

[2] 阮加勇. 無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的跨層QoS保證研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2005.endprint

摘 ?要：隨遇通信時(shí)代主張無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為最合適的通信網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc Networks）以其獨(dú)特的特性為隨時(shí)隨地的訪問(wèn)提供了不可替代的技術(shù)支持[1]。但是同時(shí)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)又有其脆弱性的一面，如由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)多變，這會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流的QoS得不到有效保障。將IEEE802.11e協(xié)議應(yīng)用在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，可以解決大網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保障性能的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：Ad Hoc;服務(wù)質(zhì)量;IEEE802.11e

移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)[1-2]是由一系列具有對(duì)等關(guān)系的自治移動(dòng)終端組成的復(fù)雜的分布式系統(tǒng)（Distributed System， DS）。IEEE802.11e是一種能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中報(bào)文傳輸提供QoS保障的MAC層協(xié)議，引入了服務(wù)質(zhì)量保障（Quality of Service，QoS）的概念。它賦予實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流較高的優(yōu)先級(jí)。

一、基于IEEE 802.11e區(qū)分服務(wù)的QoS保障機(jī)制

（一） IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11e通過(guò)引入增強(qiáng)的分布式信道接入（Enhanced Distributed Channel Access，EDCA）機(jī)制來(lái)區(qū)分不同業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)，保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的信道接入優(yōu)先權(quán)。EDCA機(jī)制將節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流按照業(yè)務(wù)要求進(jìn)行分類，IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)定義了四種接入類（Access Category，

AC），分別是背景（Background）、盡力而為（Best Effort）、視頻（Video）和語(yǔ)音（Voice），同時(shí)為每個(gè)接入類設(shè)置了各自的仲裁幀間隙（Arbitration Inter-Frame Space，AIFS）和競(jìng)爭(zhēng)窗口（Con

tention Window，CW）。業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)與接入類的映射關(guān)系如表1所示。

（二）IEEE802.11e在GloMoSim中的實(shí)現(xiàn)。本文采用Glo

mosim仿真平臺(tái)來(lái)分析所提出算法的性能。在Glomosim提供的IEEE802.11分布式協(xié)調(diào)功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)IEEE802.11e EDC

A機(jī)制。EDCA支持8種優(yōu)先級(jí)，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)層的8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，分別按照表1所示的映射關(guān)系，將8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列映射到相應(yīng)的接入類中。

表1 ?優(yōu)先級(jí)和對(duì)應(yīng)的接入類

應(yīng)用程序產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流中攜帶了此業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)信息。如源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)恒定比

特流（Constant Bit Rate， CBR）的格式為：CBR <源節(jié)點(diǎn)> <目的節(jié)點(diǎn)> <需要發(fā)送的報(bào)文數(shù)> <報(bào)文大小> <報(bào)文發(fā)送間隔> ; <報(bào)文發(fā)送開(kāi)始時(shí)間> <截止時(shí)間> <報(bào)文優(yōu)先級(jí)（在最低優(yōu)先級(jí)0-最高7之間）>。接著數(shù)據(jù)報(bào)文在節(jié)點(diǎn)內(nèi)由上到下經(jīng)過(guò)相關(guān)協(xié)議層的處理。IEEE802.11e協(xié)議規(guī)定各協(xié)議層接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后按照如下方式處理：（1）應(yīng)用層接收到源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流后，向傳輸層發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包攜帶有業(yè)務(wù)內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)信息。內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)是業(yè)務(wù)流優(yōu)先級(jí)的一個(gè)映射，由高到低排列分別為：最高優(yōu)先級(jí)1到最低優(yōu)先級(jí)8。（2）在網(wǎng)絡(luò)層

IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)將原來(lái)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)定義的1個(gè)網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列增加為8個(gè)先進(jìn)先出的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，每一個(gè)隊(duì)列與一種業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)。源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層接收到數(shù)據(jù)分組后，用報(bào)文IP頭中的服務(wù)類型（ip_tos）字段來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)信息。中繼節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后將報(bào)文向上傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，中間節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)文IP頭中的服務(wù)類型（ip_tos）字段確定報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)信息將數(shù)據(jù)報(bào)文放入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列中等待發(fā)送。在本文的仿真中AIFS和CW的設(shè)置如表2所示。

表2 ?IEEE802.11e MAC 參數(shù)設(shè)置

其中：a=31， a=1023;AIFSN是計(jì)算AIFS所用的參數(shù)，

AIFS=SIFS+AIFSN*（a slot time）;a slot time = 20，SIFS為10

二、仿真結(jié)果及分析

我們采用Glomosim2.03仿真平臺(tái)分析在IEEE802.11e協(xié)議下不同優(yōu)先級(jí)報(bào)文的時(shí)延性能，并與IEEE802.11協(xié)議進(jìn)行性能比對(duì)。模擬環(huán)境如下：50個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在1000m * 1000m的正方形區(qū)域中，節(jié)點(diǎn)密度較大能夠維持網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇閯?dòng)態(tài)的情況下節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)停靠模式的移動(dòng)模型，最大移動(dòng)速度為10m/s，停靠時(shí)間為0（不?？浚?。每個(gè)源節(jié)點(diǎn)包含2個(gè)等級(jí)數(shù)據(jù)流，分別為最高優(yōu)先級(jí)VO和盡力而為BE業(yè)務(wù)流， 數(shù)據(jù)報(bào)文大小為1024bytes。采用DSR路由協(xié)議。仿真時(shí)間為100秒。

比較IEEE802.11e EDCA機(jī)制下和IEEE802.11協(xié)議在保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流時(shí)延要求方面的性能。在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選取6個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中3個(gè)源節(jié)點(diǎn)3個(gè)目的節(jié)點(diǎn)。改變?cè)垂?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率。圖1顯示了在IEEE802.11e EDCA機(jī)制與IEEE802.11算法下，不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流平均端到端時(shí)延。從圖中可以看出，當(dāng)報(bào)文發(fā)送速率較低時(shí)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低，EDCA與IEEE802.11協(xié)議具有相似的傳輸性能，但是隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載逐漸加大，EDCA對(duì)于高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延保障明顯優(yōu)于IEEE802.11協(xié)議。因此，IEEE802.11e協(xié)議是以犧牲低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流的方式來(lái)為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流提供QoS保障。

圖1 ?IEEE802.11e與IEEE802.11時(shí)延比較

三、結(jié)束語(yǔ)

本文將IEEE802.11e和IEEE802.11協(xié)議進(jìn)行了對(duì)比仿真分析，IEEE802.11e協(xié)議考慮了不同數(shù)據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)信息，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)獲取信道資源時(shí)，優(yōu)先發(fā)送最高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文，為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流提供了有力的QoS保障，仿真結(jié)果表明，在平均端到端時(shí)延保障上IEEE802.11e協(xié)議性能較好，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，IEEE802.11e對(duì)高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流的QoS保障機(jī)制更加明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] Mobile Ad Hoc Networking（MANET）：Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations， RFC 2501， IETF Network Working Group， 1999.

[2] 阮加勇. 無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的跨層QoS保證研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2005.endprint

摘 ?要：隨遇通信時(shí)代主張無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為最合適的通信網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)線自組織多跳網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc Networks）以其獨(dú)特的特性為隨時(shí)隨地的訪問(wèn)提供了不可替代的技術(shù)支持[1]。但是同時(shí)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)又有其脆弱性的一面，如由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)多變，這會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流的QoS得不到有效保障。將IEEE802.11e協(xié)議應(yīng)用在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，可以解決大網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保障性能的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：Ad Hoc;服務(wù)質(zhì)量;IEEE802.11e

移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)[1-2]是由一系列具有對(duì)等關(guān)系的自治移動(dòng)終端組成的復(fù)雜的分布式系統(tǒng)（Distributed System， DS）。IEEE802.11e是一種能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中報(bào)文傳輸提供QoS保障的MAC層協(xié)議，引入了服務(wù)質(zhì)量保障（Quality of Service，QoS）的概念。它賦予實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流較高的優(yōu)先級(jí)。

一、基于IEEE 802.11e區(qū)分服務(wù)的QoS保障機(jī)制

（一） IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11e通過(guò)引入增強(qiáng)的分布式信道接入（Enhanced Distributed Channel Access，EDCA）機(jī)制來(lái)區(qū)分不同業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)，保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的信道接入優(yōu)先權(quán)。EDCA機(jī)制將節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流按照業(yè)務(wù)要求進(jìn)行分類，IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)定義了四種接入類（Access Category，

AC），分別是背景（Background）、盡力而為（Best Effort）、視頻（Video）和語(yǔ)音（Voice），同時(shí)為每個(gè)接入類設(shè)置了各自的仲裁幀間隙（Arbitration Inter-Frame Space，AIFS）和競(jìng)爭(zhēng)窗口（Con

tention Window，CW）。業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)與接入類的映射關(guān)系如表1所示。

（二）IEEE802.11e在GloMoSim中的實(shí)現(xiàn)。本文采用Glo

mosim仿真平臺(tái)來(lái)分析所提出算法的性能。在Glomosim提供的IEEE802.11分布式協(xié)調(diào)功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)IEEE802.11e EDC

A機(jī)制。EDCA支持8種優(yōu)先級(jí)，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)層的8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，分別按照表1所示的映射關(guān)系，將8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列映射到相應(yīng)的接入類中。

表1 ?優(yōu)先級(jí)和對(duì)應(yīng)的接入類

應(yīng)用程序產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流中攜帶了此業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)信息。如源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)恒定比

特流（Constant Bit Rate， CBR）的格式為：CBR <源節(jié)點(diǎn)> <目的節(jié)點(diǎn)> <需要發(fā)送的報(bào)文數(shù)> <報(bào)文大小> <報(bào)文發(fā)送間隔> ; <報(bào)文發(fā)送開(kāi)始時(shí)間> <截止時(shí)間> <報(bào)文優(yōu)先級(jí)（在最低優(yōu)先級(jí)0-最高7之間）>。接著數(shù)據(jù)報(bào)文在節(jié)點(diǎn)內(nèi)由上到下經(jīng)過(guò)相關(guān)協(xié)議層的處理。IEEE802.11e協(xié)議規(guī)定各協(xié)議層接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后按照如下方式處理：（1）應(yīng)用層接收到源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)流后，向傳輸層發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包攜帶有業(yè)務(wù)內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)信息。內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)是業(yè)務(wù)流優(yōu)先級(jí)的一個(gè)映射，由高到低排列分別為：最高優(yōu)先級(jí)1到最低優(yōu)先級(jí)8。（2）在網(wǎng)絡(luò)層

IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)將原來(lái)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)定義的1個(gè)網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列增加為8個(gè)先進(jìn)先出的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，每一個(gè)隊(duì)列與一種業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)相對(duì)應(yīng)。源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層接收到數(shù)據(jù)分組后，用報(bào)文IP頭中的服務(wù)類型（ip_tos）字段來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)信息。中繼節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)報(bào)文后將報(bào)文向上傳遞到網(wǎng)絡(luò)層，中間節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)文IP頭中的服務(wù)類型（ip_tos）字段確定報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)信息將數(shù)據(jù)報(bào)文放入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列中等待發(fā)送。在本文的仿真中AIFS和CW的設(shè)置如表2所示。

表2 ?IEEE802.11e MAC 參數(shù)設(shè)置

其中：a=31， a=1023;AIFSN是計(jì)算AIFS所用的參數(shù)，

AIFS=SIFS+AIFSN*（a slot time）;a slot time = 20，SIFS為10

二、仿真結(jié)果及分析

我們采用Glomosim2.03仿真平臺(tái)分析在IEEE802.11e協(xié)議下不同優(yōu)先級(jí)報(bào)文的時(shí)延性能，并與IEEE802.11協(xié)議進(jìn)行性能比對(duì)。模擬環(huán)境如下：50個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在1000m * 1000m的正方形區(qū)域中，節(jié)點(diǎn)密度較大能夠維持網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇閯?dòng)態(tài)的情況下節(jié)點(diǎn)采用隨機(jī)停靠模式的移動(dòng)模型，最大移動(dòng)速度為10m/s，?？繒r(shí)間為0（不?？浚?。每個(gè)源節(jié)點(diǎn)包含2個(gè)等級(jí)數(shù)據(jù)流，分別為最高優(yōu)先級(jí)VO和盡力而為BE業(yè)務(wù)流， 數(shù)據(jù)報(bào)文大小為1024bytes。采用DSR路由協(xié)議。仿真時(shí)間為100秒。

比較IEEE802.11e EDCA機(jī)制下和IEEE802.11協(xié)議在保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流時(shí)延要求方面的性能。在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選取6個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中3個(gè)源節(jié)點(diǎn)3個(gè)目的節(jié)點(diǎn)。改變?cè)垂?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率。圖1顯示了在IEEE802.11e EDCA機(jī)制與IEEE802.11算法下，不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流平均端到端時(shí)延。從圖中可以看出，當(dāng)報(bào)文發(fā)送速率較低時(shí)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低，EDCA與IEEE802.11協(xié)議具有相似的傳輸性能，但是隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送速率的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載逐漸加大，EDCA對(duì)于高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延保障明顯優(yōu)于IEEE802.11協(xié)議。因此，IEEE802.11e協(xié)議是以犧牲低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流的方式來(lái)為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流提供QoS保障。

圖1 ?IEEE802.11e與IEEE802.11時(shí)延比較

三、結(jié)束語(yǔ)

本文將IEEE802.11e和IEEE802.11協(xié)議進(jìn)行了對(duì)比仿真分析，IEEE802.11e協(xié)議考慮了不同數(shù)據(jù)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)信息，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)獲取信道資源時(shí)，優(yōu)先發(fā)送最高優(yōu)先級(jí)的報(bào)文，為高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流提供了有力的QoS保障，仿真結(jié)果表明，在平均端到端時(shí)延保障上IEEE802.11e協(xié)議性能較好，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，IEEE802.11e對(duì)高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流的QoS保障機(jī)制更加明顯。

參考文獻(xiàn)：

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