陳玓玏，黃圣春，魏急波

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410073)

?

分布式天線系統(tǒng)中PCF MAC協(xié)議的重傳性能優(yōu)化*

陳玓玏**，黃圣春，魏急波

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410073)

為應(yīng)對(duì)分布式天線系統(tǒng)在高用戶(hù)密度場(chǎng)景下沖突嚴(yán)重的問(wèn)題，研究了分布式天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用IEEE 802.11點(diǎn)協(xié)調(diào)機(jī)制(PCF)的媒體接入效率，分析了在保持信標(biāo)幀中參數(shù)CFPMaxDuration(Contention Free Period Max Duration)與CFPPeriod(Contention Free Period Period)比例的前提下平均重傳次數(shù)與CFPPeriod的關(guān)系。分析了CFPPeriod的變化對(duì)節(jié)點(diǎn)(STA)間公平性及網(wǎng)絡(luò)流量密度的影響，考慮從改善重傳性能的角度調(diào)節(jié)信標(biāo)幀間隔CFPPeriod，并使用OPNET平臺(tái)進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了在保持參數(shù)CFPMaxDuration與CFPPeriod比例的條件下平均重傳次數(shù)隨CFPPeriod的增大先減小后增大的結(jié)論。仿真結(jié)果表明，當(dāng)固定CFPMaxDuration/CFPPeriod為0.5時(shí)，在0.02～0.04 s之間選取CFPPeriod既能保證節(jié)點(diǎn)間公平性，也能減少在競(jìng)爭(zhēng)階段(CP)發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，從而有效降低重傳次數(shù)。

分布式天線系統(tǒng)；點(diǎn)協(xié)調(diào)機(jī)制；MAC協(xié)議；重傳性能優(yōu)化

1　引　言

大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)(Large-scale Distributed Antenna System，LDAS)是通過(guò)光載無(wú)線等低損耗光纖鏈路將地理上分散的遠(yuǎn)程天線單元(Remote Antenna Unite，RAU)連接到中心處理單元(Central Process Element，CPE)進(jìn)行信號(hào)集中處理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它是5G通信的重要技術(shù)之一。LDAS使用中心處理單元CPE實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線資源的集中管理，通過(guò)分布式RAU能夠有效地覆蓋大面積高用戶(hù)密度的場(chǎng)景，相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有更高的頻譜效率及能量效率[1]。

分布式天線系統(tǒng)既能獲得集中式多天線系統(tǒng)的分集/復(fù)用增益，也能獲得宏空間分集增益。當(dāng)使用IEEE 802.11協(xié)議并把不同地理位置的RAU看作不同接入點(diǎn)(Access Point，AP)的天線獨(dú)立處理時(shí)，隨著RAU數(shù)量的增多不同RAU重疊覆蓋區(qū)域的同頻干擾問(wèn)題將加劇。文獻(xiàn)[2]在多CPE場(chǎng)景下通過(guò)類(lèi)似傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol，TCP)擁塞控制方法來(lái)減小各CPE間的沖突。文獻(xiàn)[3]通過(guò)預(yù)編碼及波束成形等物理層處理手段來(lái)解決多天線CPE間相互沖突的問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]認(rèn)為基于點(diǎn)協(xié)調(diào)機(jī)制(Point Coordination Function，PCF)的IEEE 802.11協(xié)議能夠很好地解決室內(nèi)場(chǎng)景的覆蓋問(wèn)題并就網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)AP同時(shí)通信的情況給出在每個(gè)周期的信標(biāo)幀發(fā)送之前進(jìn)行隨機(jī)退避的解決方案。文獻(xiàn)[5]采用不同于文獻(xiàn)[4]的思路，提出通過(guò)建立由信干噪比指標(biāo)確定的互不干擾的鄰居節(jié)點(diǎn)列表來(lái)獲得更大吞吐量的空間復(fù)用媒體接入控制協(xié)議。以上多AP間通信干擾的問(wèn)題都基于無(wú)線局域網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行討論，且方案復(fù)雜，而現(xiàn)有的基于 DAS的MAC協(xié)議多是分析光纖引入的額外傳輸時(shí)延對(duì) DAS吞吐量增長(zhǎng)的限制。文獻(xiàn)[6]指出在光載無(wú)線DAS網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用分布式協(xié)調(diào)機(jī)制(Distributed Coordination Function，DCF)時(shí)吞吐量受到光纖長(zhǎng)度的限制，并給出了使用默認(rèn)的超時(shí)值而不造成吞吐量驟降的最大光纖長(zhǎng)度值，并指出增大超時(shí)值能夠增大對(duì)引入光纖長(zhǎng)度的容忍度。文獻(xiàn)[6]僅對(duì)由超時(shí)機(jī)制導(dǎo)致的吞吐量驟降現(xiàn)象進(jìn)行了理論及仿真驗(yàn)證，而文獻(xiàn)[7]則利用以太網(wǎng)設(shè)備及無(wú)線網(wǎng)卡搭建實(shí)際的測(cè)試平臺(tái)對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。文獻(xiàn)[8] 將PCF機(jī)制應(yīng)用于DAS，認(rèn)為PCF比DCF的吞吐量性能要好，并且PCF的優(yōu)勢(shì)在光纖長(zhǎng)度短的情況下體現(xiàn)更加明顯。為此本文通過(guò)集中控制單元調(diào)整IEEE 802.11PCF的參數(shù)來(lái)優(yōu)化組網(wǎng)性能。

現(xiàn)有的研究?jī)H僅局限于討論DAS系統(tǒng)引入的額外時(shí)延對(duì)吞吐量的影響，而本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用中心控制節(jié)點(diǎn)精確控制每個(gè)RAU上的PCF傳輸參數(shù)CFPPeriod和CFPMaxDuration，達(dá)到了進(jìn)一步提升組網(wǎng)性能的效果。

2　DAS系統(tǒng)模型

分布式天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括CPE、遠(yuǎn)程天線單元以及低損耗光纖鏈路。RAU僅完成無(wú)線射頻信號(hào)的收發(fā)，并將射頻信號(hào)直接通過(guò)光電轉(zhuǎn)換變?yōu)楣庑盘?hào)通過(guò)光纖鏈路傳遞到CPE，由CPE進(jìn)行集中式的信號(hào)及協(xié)議層的處理。

圖1　DAS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2為本文使用的IEEE 802.11PCF媒體接入機(jī)制下的時(shí)間使用結(jié)構(gòu)，由無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期(Contention Free Period,CFP)和競(jìng)爭(zhēng)周期交替出現(xiàn)構(gòu)成[9]。其中的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是CFPPeriod和CFPMaxDuration。CFPPeriod是指前后兩個(gè)CFP起始點(diǎn)之間的時(shí)間間隔長(zhǎng)度，包括Beacon、CFP和CP三個(gè)階段的時(shí)間之和。CFPMaxDuration是指CFP階段的最大時(shí)間長(zhǎng)度，如果在CFPMaxDuration時(shí)間內(nèi)CPE還沒(méi)有完成用戶(hù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的輪詢(xún)傳輸，則終止CFP輪詢(xún)進(jìn)入CP階段。

圖2　PCF工作機(jī)制

PCF模式下的每個(gè)周期從發(fā)送信標(biāo)幀(Beacon)開(kāi)始，用戶(hù)節(jié)點(diǎn)收到Beacon幀之后更新網(wǎng)絡(luò)分配矢量(Network Allocation Vector，NAV)為CFPMaxDuration，CPE獲得信道的控制權(quán)。在隨后的CFP階段CPE依次輪詢(xún)各用戶(hù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，用戶(hù)節(jié)點(diǎn)僅在接收到CPE輪詢(xún)時(shí)可占用信道發(fā)送數(shù)據(jù)，否則保持靜默。CFP階段以CPE發(fā)送CF-END幀結(jié)束，隨后進(jìn)入CP階段。在CP階段所有的用戶(hù)節(jié)點(diǎn)平等的競(jìng)爭(zhēng)接入信道，并且只有用戶(hù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包而CPE不發(fā)送數(shù)據(jù)。

在通信過(guò)程中，STA在CFP階段的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程會(huì)因?yàn)镃PE采用的輪詢(xún)方式的不同而有所不同。我們所采用的輪詢(xún)算法是如圖3所示的自適應(yīng)Round-Robin的輪詢(xún)，考慮CPE不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的情況。CPE在CP階段接收到數(shù)據(jù)包后直接將數(shù)據(jù)包發(fā)往高層進(jìn)行處理，如圖3中CP階段的D1、D2及D3，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中傳遞的包類(lèi)型為DATA及ACK。在CFP階段CPE將按照基本服務(wù)集(Basic Service Set，BSS)中STA的MAC地址從小到大依次進(jìn)行輪詢(xún)，對(duì)每個(gè)STA的輪詢(xún)次數(shù)不限制為一次，而是由CPE發(fā)送給該STA的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)及被輪詢(xún)過(guò)程中STA的發(fā)送需求共同決定。在輪詢(xún)過(guò)程中，CPE根據(jù)上一次輪詢(xún)中STA回應(yīng)幀類(lèi)型及自身是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送來(lái)確定所發(fā)送的輪詢(xún)幀類(lèi)型，可能的輪詢(xún)幀的類(lèi)型分別為Data+CF-Poll、Data+CF-Ack+CF-Poll、CF-Poll以及CF-Ack+CF-Poll，而STA根據(jù)接收到的輪詢(xún)幀類(lèi)型及自身的數(shù)據(jù)發(fā)送需求回應(yīng)給CPE Data、Data+CF-Ack、Null Function及CF-Ack幀。在此情況下，CFP階段的實(shí)際長(zhǎng)度將不由我們所設(shè)置的CFPMaxDuration值確定，而是根據(jù)STA數(shù)目以及CFPPeriod中的CP長(zhǎng)度自適應(yīng)變化。為了便于分析，本文只考慮STA數(shù)目較多的情況，保證CFP階段的實(shí)際長(zhǎng)度能夠達(dá)到我們所設(shè)置的CFPMaxDuration值。

圖3　CFP階段與CP階段工作機(jī)制

3　改變CFPPeriod的影響

對(duì)于STA多、沖突大的DAS場(chǎng)景，采用較小的CFPPeriod能夠獲得較好的重傳性能，但并非越小越好。維持適中的CFPMaxDuration與CFPPeriod的相對(duì)長(zhǎng)度而不考慮CFP相對(duì)長(zhǎng)度的影響，網(wǎng)絡(luò)中的重傳將隨著CFPPeriod的增大先減小后增大，先減小是由于節(jié)點(diǎn)間公平性的增強(qiáng)而后增大是由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)際業(yè)務(wù)分布密度的調(diào)整，更多節(jié)點(diǎn)加入到CP階段的發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程。

在CFPPeriod變化的過(guò)程中，重傳次數(shù)存在兩個(gè)處于較高水平的階段，分別是CFPPeriod很小及CFPPeriod很大的階段。在CFPPeriod很小的階段主要考慮節(jié)點(diǎn)間公平性差造成的影響。根據(jù)輪詢(xún)算法的特點(diǎn)，每一次的輪詢(xún)都忽略上次輪詢(xún)終止結(jié)點(diǎn)的影響直接從MAC地址較小的STA開(kāi)始，較小的CFPPeriod不能保證STA數(shù)目較多的網(wǎng)絡(luò)中所有STA都能獲得輪詢(xún)機(jī)會(huì)，節(jié)點(diǎn)間公平性差。單次輪詢(xún)中得不到輪詢(xún)機(jī)會(huì)的STA總是在CP階段發(fā)送數(shù)據(jù)，CP階段網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送需求的幾率增大。

在CFPPeriod很大的階段主要考慮CFP參數(shù)的變化間接影響了網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)流量密度的分布。當(dāng)CFPPeriod及CFPMaxDuration較大時(shí)，隨著CFPPeriod與CFPMaxDuration增加，同一個(gè)CFPPeriod內(nèi)CPE可輪詢(xún)的STA數(shù)目增多從而改善了STA之間的公平性。在CFP階段，除CPE及CPE正在輪詢(xún)的STA外，所有其余的STA都在虛擬載波偵聽(tīng)的控制下保持靜默狀態(tài)。MAC地址較小的STA在CFP階段總能優(yōu)先獲得輪詢(xún)的機(jī)會(huì)，則在CFPPeriod及CFPMaxDuration同步增大的過(guò)程中MAC地址較小的STA將在被輪詢(xún)過(guò)后保持靜默的時(shí)間也會(huì)增長(zhǎng)。此靜默階段將積累的數(shù)據(jù)包數(shù)量增加，而這些數(shù)據(jù)包將在緊鄰的CP階段發(fā)送，使得CP階段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)據(jù)包發(fā)送需求的STA數(shù)目增多，網(wǎng)絡(luò)中存在兩個(gè)及以上STA同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的概率增大。

以上兩種情況都可能使得更多的節(jié)點(diǎn)在CP階段產(chǎn)生密集的發(fā)送需求。根據(jù)802.11標(biāo)準(zhǔn)可知，存在兩個(gè)BSS同時(shí)工作的網(wǎng)絡(luò)處于CFP階段時(shí)，最多存在兩個(gè)BSS中的兩個(gè)STA/CPE或一個(gè)STA及一個(gè)CPE同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，而在CP階段除CPE外的所有STA均可平等競(jìng)爭(zhēng)信道。這意味著以上兩種情況下，網(wǎng)絡(luò)中將出現(xiàn)較大的重傳，即平均重傳次數(shù)將隨CFPPeriod的增大先減小后增大。當(dāng)CFPPeriod及CFPMaxDuration/ CFPPeriod較為合理時(shí)，兼顧節(jié)點(diǎn)公平性及流量密度分布，能夠獲得較好的網(wǎng)絡(luò)重傳性能。

4　性能評(píng)估

4.1仿真設(shè)置

場(chǎng)景設(shè)置如圖4所示，兩個(gè)天線單元通過(guò)光纖連接到CPE，STA通過(guò)無(wú)線鏈路連接到遠(yuǎn)程天線單元，兩個(gè)RAU距離CPE均為4 km，STA距離遠(yuǎn)程天線單元不超過(guò)400 m，網(wǎng)絡(luò)為全聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)。所有無(wú)線收發(fā)機(jī)的物理層傳輸速率為2 Mb/s。數(shù)據(jù)包產(chǎn)生間隔是以0.01 s為均值的指數(shù)分布，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包大小為以92 B為均值的指數(shù)分布。具體仿真參數(shù)設(shè)置如表1所示，仿真中兩個(gè)BSS的參數(shù)設(shè)置一致且兩個(gè)BSS始終保持全同步。仿真的PCF機(jī)制中采用自適應(yīng)Round-Robin輪詢(xún)算法，僅選取網(wǎng)絡(luò)總STA數(shù)目在18及以上的場(chǎng)景進(jìn)行討論，保證CFP實(shí)際長(zhǎng)度與設(shè)置的CFPMaxDuration值始終一致從而去除CFPMaxDuration自適應(yīng)的影響。

圖4　DAS仿真場(chǎng)景設(shè)置

仿真參數(shù)數(shù)值數(shù)據(jù)包產(chǎn)生間隔數(shù)據(jù)包大小數(shù)據(jù)傳輸速率/(Mb·s-1)發(fā)送功率/W接收功率門(mén)限/W短包重傳限制長(zhǎng)包重傳限制最大輪詢(xún)失敗次數(shù)均值0.01s的指數(shù)分布均值92B指數(shù)分布20.0052.858×10-13742

4.2仿真結(jié)果分析

圖5給出了選取不同的CFPPeriod值的情況下，進(jìn)入CP階段時(shí)網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)據(jù)包需要發(fā)送的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。在CFPPeriod變化到0.02 s之前，有數(shù)據(jù)包發(fā)送需求的節(jié)點(diǎn)數(shù)目呈下降趨勢(shì)，在0.02 s處達(dá)到最低值，并在0.02 s后緩慢上升。而CP階段參與競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)點(diǎn)越多將使得網(wǎng)絡(luò)中沖突越嚴(yán)重，即導(dǎo)致了圖6中CP階段產(chǎn)生嚴(yán)重沖突的結(jié)果，也符合正文中對(duì)節(jié)點(diǎn)間公平性及流量密度變化的分析結(jié)果。

圖5　進(jìn)入CP階段時(shí)有包發(fā)送的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)

圖6表示了圖5中參與競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目變化所引發(fā)的結(jié)果，較低的3條線及較高的3條線分別表示CFP階段及CP階段的平均重傳次數(shù)。由圖6可知在CFPPeriod小于0.02 s時(shí)，由節(jié)點(diǎn)間不公平性引起的沖突也影響到了CFP階段的發(fā)送，故在CFPPeriod變大的起始階段CFP階段的重傳逐漸減小并趨于平穩(wěn)；而CP階段重傳的變化趨勢(shì)與圖5中3條線的變化趨勢(shì)一致，僅僅是CP階段的平均重傳次數(shù)值略小于圖7中網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)仿真周期內(nèi)的平均重傳次數(shù)，這與之前對(duì)網(wǎng)絡(luò)重傳的變化趨勢(shì)主要由CFPPeriod變化對(duì)CP階段的影響造成重傳增大的分析是一致的。

圖6　CFP階段及CP階段重傳隨CFPPeriod的變化

圖7給出了固定CFP相對(duì)長(zhǎng)度為0.5并同步增大CFPPeriod與CFPMaxDuration時(shí)BSS0的每秒重傳包數(shù)的變化情況。由于兩個(gè)BSS全同步，統(tǒng)計(jì)其中一個(gè)BSS的性能即可得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的變化趨勢(shì)，故此處只對(duì)一個(gè)BSS的重傳參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。從圖7中我們可以看出：

其一，在全網(wǎng)存在18、20及22個(gè)STA的場(chǎng)景中，當(dāng)CFPPeriod與CFPMaxDuration同步增大時(shí)3個(gè)場(chǎng)景的平均重傳次數(shù)均呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，正如在第三部分所分析的，CFPPeriod的增大使得STA間公平性增強(qiáng)，減少了在CFP階段得不到輪詢(xún)機(jī)會(huì)而在CP階段加劇網(wǎng)絡(luò)重傳的STA數(shù)目，使重傳在CFPPeriod為0.005～0.02 s得到改善，繼續(xù)增大CFPPeriod開(kāi)啟了流量密度的變化過(guò)程，靜默時(shí)間的增加導(dǎo)致加入CP階段競(jìng)爭(zhēng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目增多，使重傳在0.04～0.18 s迅速增大；

其二，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中重傳也隨之加重；

其三，由節(jié)點(diǎn)間不公平性造成的重傳增加比流量密度變化引起的重傳增加更為嚴(yán)重，如CFPPeriod從0.005 s變化到0.02 s的過(guò)程中，重傳急劇下降，而CFPPeriod從0.02 s變化到0.18 s的過(guò)程中，重傳的增加較為緩慢。

圖7　同步改變CFPPeriod與CFPMaxDuration的影響

綜上可知，在相對(duì)長(zhǎng)度為0.5的情況下，較大的CFPPeriod，即CFPPeriod為0.06 ～0.18 s時(shí)，網(wǎng)絡(luò)具備更好的STA公平性，但非平穩(wěn)流量密度將加劇重傳；而較小的CFPPeriod，即CFPPeriod為0.005～0.015 s時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠獲得更平穩(wěn)的流量密度，卻因節(jié)點(diǎn)間公平性差而加劇重傳，故CFPPeriod的選取實(shí)際就是同時(shí)保證STA公平性及均勻的流量密度分布。當(dāng)CFPMaxDuration/CFPPeriod為0.5時(shí)，在0.02～0.04 s選取CFPPeriod能夠獲得好的節(jié)點(diǎn)間公平性，并避免流量集中到CP階段發(fā)送。

5　結(jié)　論

本文從調(diào)節(jié)信標(biāo)幀參數(shù)的角度出發(fā)，區(qū)別于以往在DAS中使用競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)MAC協(xié)議的做法及傳統(tǒng)無(wú)線局域網(wǎng)中使用調(diào)整信標(biāo)幀間隔以減小功耗的思考角度，使用了調(diào)度的PCF協(xié)議，并從改善網(wǎng)絡(luò)重傳的角度來(lái)考慮調(diào)節(jié)信標(biāo)幀間隔CFPPeriod所能達(dá)到的效果。研究結(jié)果表明：同步增大CFPPeriod與CFPMaxDuration且固定兩者的相對(duì)長(zhǎng)度，重傳將會(huì)先隨節(jié)點(diǎn)間公平性改善而改善并隨后因流量密度的調(diào)整而增大；選取較小的可滿(mǎn)足較多節(jié)點(diǎn)發(fā)送的CFPPeriod并選取能夠保證節(jié)點(diǎn)間公平性的CFPMaxDuration/CFPPeriod能夠獲得好的節(jié)點(diǎn)間公平性，并避免流量集中到CP階段發(fā)送，得到較好的重傳性能，從而有效地減少由重傳引起的資源浪費(fèi)。

[1]ATTAR A,LI H M,LEUNG V C M.Applications of fiber-connected distributed antenna systems in broadband wireless access[C]//Proceedings of 2012 International Conference on Computing,Networking and Communications. Maui,HI:IEEE,2012:623-627.

[2]AHSAN S B,VAIDYA N. Optimized O-ACK:an adaptive wireless MAC protocol for multiple access points[C]//Proceedings of 2015 12th Annual IEEE International Conference on Sensing,Communication,and Networking(SECON). Seattle,WA:IEEE,2015:163-165.

[3]SHRESTHA S,FANG G F,DUTKIEWICZ E. Medium access control protocol to address hidden terminals in MU-MIMO WLANs[C]//Proceedings of 2015 IEEE International Conference on Computer and Information Technology;Ubiquitous Computing and Communications;Dependable,Autonomic and Secure Computing;Pervasive Intelligence and Computing(CIT/IUCC/DASC/PICOM). Liverpool:IEEE,2015:1638-1645.

[4]SIDDIQUE A R,KAMRUZZAMN J. Performance analysis of PCF based WLANs with imperfect channel and failure retries[C]//Proceedings of 2010 IEEE Globecom. Miami,FL:IEEE,2010:1-6.

[5]HOSSEINABADI G,VAIDYA N.Concurrent-MAC:increasing concurrent transmissions in dense wireless LANs[C]//Proceedings of 2016 International Conference on Computing,Networking and Communications(ICNC). Kauai,HI:IEEE,2016:1-5.

[6]KALANTARI-SABET B,MITCHEL J E. MAC constraints on the distribution of 802.11 using optical fiber[C]//Proceedings of the 9th European Conference on Wireless Technology. Manchester,England:IEEE,2006:238-240.

[7]KALANTARI-SABET B,MJEKU M,GOMES N J,et al.Performance impairments in single-mode radio-over-fiber system due to MAC constraints [J].Journal of Lightwave Technology,2008,26(15):2540-2548.

[8]LI J Q,FAN Y T,CHEN H,et al.Performance analysis of WLAN medium access control protocols in simulcast radio-over-fiber-based distributed antenna systems [J].China Communications,2014,11(5):37-48.

[9]MA X Y,DU C,NIU Z S.Adaptive polling list arrangement scheme for voice transmission with PCF in wireless LANs[C]//Proceedings of 10th Asia-Pacific Conference on Communications and 5th International Symposium on Multi-Directional Mobile Communication.Beijing:IEEE,2004:21-25.

陳玓玏(1993—)，女，湖南益陽(yáng)人，2014年于電子科技大學(xué)獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為碩士研究生，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)議；

CHEN Dile was born in Yiyang,Hunan Province,in 1993. She received the B.S. degree from University of Electronic Science and Technology of China in 2014.She is now a graduate student. Her research concerns network protocols.

Email:cdllp1993@sina.com

黃圣春(1982—)，男，湖北宜昌人，2012年于國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為講師，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)議；

HUANG Shengchun was born in Yichang,Hubei Province,in 1982. He received the Ph.D.degree from National University of Defense Technology in 2012.He is now a lecturer. His research concerns network protocols.

魏急波(1967—),男，湖北漢川人，博士，教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橥ㄐ判盘?hào)處理與通信網(wǎng)絡(luò)。

WEI Jibo was born in Hanchuan,Hubei Province,in 1967. He is now a professor with the Ph.D. degree and also the Ph.D. supervisor. His research concerns communication signal processing and communication network.

The National Natural Science Foundation of China(No.61401492)

Retransmission Performance Enhancement of PCF MAC Protocol in Distributed Antenna System

CHEN Dile,HUANG Shengchun,WEI Jibo

(School of Electronic Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)

To solve the serious collision under high user density conditions,this paper studies the performance of IEEE 802.11 Point Coordination Function(PCF) when applied to the distributed antenna system. The relation between the retransmission times and the parameter CFPPeriod(Contention Free Period Period) of Beacon frame is analyzed while the ratio of CFPMaxDuration(Contention Free Period Max Duration) to CFPPeriod is kept constant.Considering from the aspect of adjusting Beacon interval to improve retransmission performance,how the parameter CFPPeriod influences the fairness among stations and the traffic density of network is also analyzed.The OPNET simulation results validate the result that as CFPPeriod keeps increasing,the transmission time increases first then starts to drop,when the ratio of CFPMaxDuration to CFPPeriod is kept constant. The result indicates that when CFPMaxDuration/CFPPeriod is 0.5,choosing the parameter CFPPeriod among 0.02～0.04 s can ensure the fairness among STA(Station)and reduce the number of STA which is about to access the channel at the beginning of Contention Period(CP),so that transmission times can be reduced effectively. Key words：distributed antenna system；PCF mechanism；MAC protocol；retransmission performance enhancement

10.3969/j.issn.1001-893x.2016.10.015

2016-01-19；

2016-05-11Received date:2016-01-19；Revised date：2016-05-11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61401492)

TN915.04;TP393.04

A

1001-893X(2016)10-1147-06

引用格式：陳玓玏，黃圣春，魏急波.分布式天線系統(tǒng)中PCF MAC協(xié)議的重傳性能優(yōu)化[J].電訊技術(shù)，2016,56(10):1147-1152.[CHEN Dile,HUANG Shengchun,WEI Jibo.Retransmission performance enhancement of PCF MAC protocol in distributed antenna system[J].Telecommunication Engineering,2016,56(10):1147-1152.]

**通信作者：cdllp1993@sina.comCorresponding author：cdllp1993@sina.com