應用於802.11無線區域網路的一個公平的遞延時間演算法

Abstract

由於今日無線區域網路的普及性, 有越來越多的人使用這種方便的傳輸媒介, 也因此導致無線區域網路中的資料量產生擁塞的現象. 最常見的情形是, 當資料量多的時候, 有很多封包會因為產生碰撞而必須長時間的等待可傳送的時間點, 這個現象使得無線網路中, 各種碰撞情況不同的封包的等待時間大不相同. 為了改善在現行的IEEE 802.11規範中, 採用的遞延時間演算法所導致的嚴重的封包延遲時間變異過大的問題, 本論文希望能夠研究出一個公平的遞延時間演算法, 可以將每個要傳送的封包的遞延時間的標準差控制在一定的容許時間內. 即使封包的碰撞次數增加, 也能夠在可預估的時間中傳送完成. 在文中提出的公平的遞延時間演算法, 先從網路的資料量估計存在於無線網路中的用戶端的多寡, 計算出在此種網路負載下相對應之contention window的大小, 以此當作Gamma函數的參數α. 在每次的碰撞出現的時候, 依序更動β的對應值, 期使該封包的遞延時間不會因為碰撞次數增加而呈現指數型的增加, 反而可以縮減下次遞延的時間, 藉此完成控制遞延時間標準差的目的. 在模擬的結果中, 可以發現無論網路負載的情況如何不同, 和傳統的遞延時間演算法相較, 公平的遞延時間演算法都可以將遞延時間標準差減少70%, 這將有助於估計封包的可傳遞時間的準確度, 更同時達成每個封包傳遞的公平性. 在增加了封包的公平性之後, 通道的使用率及封包的平均遞延時間仍和傳統的遞延時間演算法下幾近相同.

When more and more people enjoy the convenience of the wireless LAN, we find the traffic loading will introduce the serious delay time of packets. Both the delay time and the standard deviation of delay time increase along with the traffic loading. This will induce the unfair packet transmission. According to the conventional backoff algorithm, a packet with more collisions will select a backoff timer from an exponential-expanded contention window based on the collision number, which means getting a larger backoff more possible if the packet is collided more. We wish to specify a fair backoff algorithm to balance all packet transmissions within a predictable delay time. The standard deviation of delay time should be as small as possible to achieve this goal. Instead of using the Uniform distribution, the Gamma distribution is the function we use in the fair backoff algorithm. The two parameters of Gamma function come from the measurement of the traffic loading and the collision number of that packet. From the simulation results, we can recognize that the standard deviation can be reduced 70% if comparing with the conventional backoff algorithm under any kind of traffic loading. We can enhance the precision of delay time without degrading the channel utilization or the average delay time.