基于IEEE 802.11n MAC层FastRoaming的研究与实现

论文摘要

随着无线移动通信产品的快速发展,它们对无线网络的性能要求越来越高。传统无线局域网的传输速度、覆盖范围、安全以及漫游时间等性能很难满足这些新产品的要求。于是,IEEE于2003年开始制定802.11n协议,以适应新业务的要求。本文主要以IEEE 802.11n协议2.0草案为基础,分析802.11n协议MAC层的帧聚合、预约时间、BA、PSMP以及网络连接机制,并在此基础上研究在MAC层如何减少网络漫游的时间,实现快速漫游。MAC层的漫游分为三个阶段,即发现阶段、认证阶段和关联阶段。大量的研究结果表明,发现阶段占整个漫游时间的90%以上,可改善的空间最大。本文提出的直接连接目标AP机制(DCTA)中首先通过建立邻居图(NM)来减少扫描的信道数量,其次在验证和关联阶段以前会始终保持一个可供连接的目标AP的存在,以确保在终端设备判断需要漫游时可以直接连接到目标AP。经过实际测试验证,添加含有本机制快速漫游模块的平均漫游时间是未添加该模块的40.1%,在一定程度上减少了漫游的时间。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 802.11 系列协议的发展历程
• 1.2 802.11n 协议标准概述
• 1.2.1 物理层特征
• 1.2.2 介质访问控制（MAC）层特征
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 分析802.11 并重点研究802.11n 协议的MAC 机制
• 1.3.2 在研究802.11n MAC 层基础上实现快速漫游
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 研究意义
• 1.5.1 理论意义
• 1.5.2 实践意义
• 1.6 论文结构
• 第二章 802.11n MAC 机制研究
• 2.1 无线局域网的类型
• 2.1.1 基础结构模式
• 2.1.2 自组织结构模式
• 2.2 在WLAN 中MAC 层的控制方式
• 2.2.1 基本DCF 方式
• 2.2.2 点协调功能（PCF）
• 2.3 802.11n MAC 协议特点
• 2.3.1 帧结构的优化
• 2.3.2 响应（ACK）方式的改进
• 2.3.3 PSMP（功率节省多用户轮询）和MTBA（多TID BA）规则
• 2.3.4 TXOP（传输机会）以及反向传输
• 2.3.5 保护机制及其他
• 2.4 MAC 层的功能分析
• 2.4.1 介质访问控制
• 2.4.2 数据安全保障机制
• 2.4.3 建立网络连接
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于 MAC 层 FastRoaming 研究
• 3.1 WLAN 漫游的基本方式
• 3.1.1 802.11n 以及传统协议的信道分布
• 3.1.2 WLAN 的基本漫游过程
• 3.2 FastRoaming 的常用实现方法
• 3.2.1 通过有选择扫描信道方式实现快速漫游
• 3.2.2 基于NG 及SCS 的FastRoaming
• 3.2.3 基于单播选择信道扫描（SCSU）的方法
• 3.3 本章小结
• 第四章 DCTA 机制描述及实现原理
• 4.1 DCTA 机制描述及分析
• 4.2 关键部分的实现原理
• 4.2.1 NM 的建立
• 4.2.2 信号强度变化趋势判断方法
• 4.3 本章小结
• 第五章 DCTA 快速漫游的实现以及验证
• 5.1 算法描述及其实现过程
• 5.1.1 FRM 模块的实现
• 5.1.2 CNQM 模块的描述及实现
• 5.1.3 邻居图（NM）的建立及维护
• 5.1.4 扫描模块的实现
• 5.1.5 验证及关联模块实现
• 5.2 结果及其分析
• 5.2.1 测试方法以及结果
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文所做的工作
• 6.2 本课题进一步工作及展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢