摘 要：分析了保证WLAN服务质量的EDCA协议的工作机制，提出了通过改变不同接入类别计算公式中的参数来改善WLAN的性能。仿真结果表明，通过改变不同接入类别的竞争窗口，可以使整个网络的平均延迟减少，而吞吐率却有大幅提高。
关键词：EDCA；WLAN；QOS；性能分析

　随着生活水平的提高和技术的发展，人们在体验到WLAN接入的便捷性之后，对其服务质量（QoS）也提出了更高的要求，如语音数据、视频数据及其他大量数据传输时的服务质量。由此IEEE工作委员会提出了保证WLAN QoS的802.11e标准，该标准以混合协调功能（HCF）访问方式代替了分散协调功能（DCF）和单点协调功能（PCF）访问方式。HCF以增强分布式协调访问（EDCA）扩展了DCF的功能。EDCA和传统的DCF不同，它可以为不同类型的业务提供按优先级高低的信道接入和数据传输服务。这种对业务有所区分的做法保证了高优先级的业务更加快捷地被传送，而低优先级业务则只能等待[1-2]。
　本文通过改变相应的参数来改善EDCA的性能，并通过仿真实验验证了所设参数是非常有效的，不仅缩短了接入延迟，也提高了整个网络的吞吐量。
1 EDCA协议
　不同于DCF中所有的流量共享一个共同的队列，EDCA定义了4个传输队列，也称为访问类别（AC），分别为背景流量（Background Traffic）、尽力而为流量（Best Effort Traffic）、视频流量（Video Traffic）和语音流量（Voice Traffic）。通过改变相应的访问类别参数，可以实现不同的访问类别[3-5]。这些参数包括竞争窗口的长度、退避或传输之前工作站的等待时间以及工作站接入媒介后的传输时间。
　竞争窗口用来在工作站接入媒介之前计算退避时间片的个数，可以使用CWmin和CWmax来表示竞争窗口的最小值和最大值，通过改变CWmin和CWmax的值，可以为相关的访问类别赋予一个较高的优先级[6]。
EDCA中还定义了仲裁帧间间隔数（AIFSN）来表示在工作站开始传输数据或调用退避算法之前推迟一个短帧帧间间隔（SIFS）后的时槽个数[7]。AIFSN会影响仲裁帧间间隔（AIFS），因此，为AIFSN设定一个较小的值也可以为相关的访问类别赋予一个高的优先级。
　发送机会限制（TXOP）也是EDCA用于确定访问类别优先级的一个重要参数。它可以定义工作站一次发送的最大数据长度，如果需要发送的数据长度超过了TXOP的限制，也可以将本段数据分多次发送。如果给TXOP设置一个较大的值，则相应的访问类别优先级也越高。
　每个AC在竞争TXOP时都是独立的，一旦某个AC发现传输媒介上至少一个AIFS[AC]空闲，则其立即启动退避计时器开始计时；如果在同一个工作站中有两个或以上的AC在同一时槽中发送数据，则会产生和物理媒介上信号碰撞相似的冲突。
　一般情况下，EDCA的CWmin、CWmax、AIFS和TXOP 4个参数要根据具体的应用结合起来使用才有意义[8]。
2 性能仿真与分析
　为验证DECA的性能，本文使用OPNET设计了仿真程序。在默认情况下，EDCA中各接入类别的参数计算按如以下公式进行。
　设变量t为2的整数次方，其初值为2。若AC是Voice类型，则有：

　而如果设置各AC的CW计算公式中t的整数次方超过原计算式中的3倍，则性能不会再有提升。
本文通过分析EDCA协议的工作机制，指出为AC设置不同的EDCA参数可以改善其网络性能、提高吞吐率并减少接入延迟。仿真结果表明，通过改变CW计算公式的部分参数，其延迟减少了近1/7，而吞吐率提高了1/11左右，改善了整个网络的性能。
参考文献
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