刘广钟 董宇航

摘要：针对目前体育场、客运站、办公区等高密度节点环境下，无线局域网（wireless local area networks， WLAN）接入缓慢和上下行数据传输不平衡的特点，基于物理层的正交频分多址（orthogonal frequency-division multiple access， OFDMA）和多用户多输入多输出（multi-user multiple-input multiple-output， MU-MIMO）技术，提出有序混合竞争的媒体访问控制（media access control， MAC）协议。该协议通过初次随机筛选一定数量的节点完成同步上行传输，而剩余节点参加下一轮的混合竞争，增加竞争节点接入的有序性，以提高高密度节点环境下的系统性能。根据该协议特性建立一个数学模型，通过改变模型参数进行模拟，结果显示该协议能够有效改善高密度节点竞争接入WLAN的性能。

关键词：无线局域网（WLAN）; 媒体访问控制（MAC）; 多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术;高密度节点

中图分类号：TP393.1

文献标志码：A

收稿日期：2018-03-05

修回日期：2018-05-04

作者简介：

刘广钟（1962—），男，江苏徐州人，教授，博导，博士，研究方向为计算机网络和水声通信，（E-mail）gzhliu@shmtu.edu.cn

Abstract：Under the current high-density node environment， such as stadiums， passenger stations， and office zones， accessing wireless local area networks （WLAN） is slow， and the transmission between uplink data and downlink data is unbalanced. In view of the above defects， based on the orthogonal frequency-division multiple access （OFDMA） of the physical layer and the multi-user multiple-input multiple-output （MU-MIMO） technology， an ordered hybrid competitive media access control （MAC） protocol is proposed. In the protocol， the simultaneous uplink data transmission is achieved by initially selecting a certain number of nodes randomly， and the remaining nodes participate in the next round of hybrid competition to increase the orderliness of the competition node access and improve the system performance under the high-density node environment. A mathematical model is established according to the characteristics of the protocol， the model is simulated by changing the model parameters， and the results show that this protocol can improve the performance of high-density nodes accessing WLAN in competition.

Key words：wireless local area networks （WLAN）; media access control （MAC）; multi-user multiple-input multiple-output （MU-MIMO） technology; high-density node

0 引 言

体育场、客运站、办公区等场景存在高密度工作站（station， STA）[1]，而高密度STA接入接入点（access point，AP）会造成入口拥挤，因此，为满足高数据流量的实时信息反馈需求，急需提高传统无线技术802.11的上行传输性能。YEON等[2]提出的自适应动态帧聚合和分段算法主要考虑了AP的实时动态队列调整和节点自适应接入信道的时机，STA通过前一次发送情况闭环反馈信道质量，并根据信道质量动态调整聚合帧大小，以减少多数据帧差错重传的退避控制开销和每个数据帧成功传输反馈的确认帧数量。该算法虽利用帧聚合的方式动态减少控制开销，但对于高密度節点高数据传输率的情况，系统的整体吞吐量提升有限。……