2024年3月24日发(作者：)
第３８卷 第１７期
ＶｏｌＩ３８
・
计算机工程
２０１２年９月
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１ ２
ＮＯ．１７
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
网络与通信・ 文章编号：１０００—３４２８（２０ｌ２）１７—００７７—０４ 文献标识码：Ａ 中圈分类号：ＴＰ３０１・６
基于变化率的８０２．１１竞争窗口退避算法
陈俊霞，宋腰林，成科扬
（江苏大学计算机科学与通信工程学院，江苏镇江２１２０１３）
摘要：在分析典型的退避算法基础上，提出一种改进的ＩＥＥＥ ８０２．１１协议退避算法，引入结点碰撞频率的相对变化率和结点成功发送频
率的相对变化率，以此衡量网络当前拥塞状况，根据上述２种变化率动态调整竞争窗口，降低信道接入的竞争。ＮＳ２仿真结果表明，该算
法可以适应网络负载的变化，提高系统的吞吐量，降低丢包率和端到端时延。
关健词：８０２．１１协议；无线网络；竞争窗口；退避算法；变化率
Ｂａｃｋｏｆｆ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ０ｆ ８０２．１１ Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ
Ｂａｓｅｄ ０ｎ Ｃｈａｎｇｅ Ｒａｔｅ
ＣＨＥＮ Ｊｕｎ—ｘｉａ，ＳＯＮＧ Ｓｈｕｎ－ｌｉｎ，ＣＨＥＮＧ Ｋｅ－ｙａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｂａｃｋｏｆｆ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ＩＥＥＥ ８０２．１１，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅ
ｒｅｌａｔｉｖｅ ｏｆ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｄｊｕｓｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ
ｗｉｎｄｏｗ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｗｏ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｂｏｖｅ．ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ａｍｅｌｉｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ．ＮＳ２ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｒｅｓｕｌｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ａｄａｐｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｌｏａｄ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ａｎｄ ｍｏｎｉｓｈ ｔｈｅ ｐａｃｋｅｔ ｄｒｏｐ ｒａｔｅ ａｎｄ ｅｎｄ—ｔｏ—ｅｎｄ ｄｅｌａｙ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］８０２．１１ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｗｉｎｄｏｗ；ｂａｃｋｏｆｆａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅ
ＤＯＩ：１０．３９６９０ ｉｓｓｎ．１０００—３４２８．２０１２．１７．０２２
１概述
近年来，无线局域网得到了广泛的研究和应用，ＩＥＥＥ
８０２．１１定义了介质访问控制子层（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ，
接入效率，但是对于相同优先级的业务流，仍然存在着固
有的碰撞问题，在一定程度上降低ｒｌ｛１、低优先级的接入
效率，存在着接入的公平性问题。
ＭＡＣ）协议 Ｊ。ＭＡＣ层包括２种接入方式：基于竞争机制
的分布式协调功能（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，
ＤＣＦ）和基于轮询机制的点协调功能（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ＰＣＦ）。其中，ＤＣＦ接入机制采用带有冲突避免
的载波侦听多路访问ＣＳＭＡ／ＣＡ协议，强调所有的结点在
本文研究并改进ＤＣＦ接入机制中的退避算法，以期
提高ＤＣＦ接入机制的性能，降低无线网络高负载条件下
数据帧的碰撞概率。
２相关研究工作
ＤＣＦ接入机制中多采用二进制指数退避算法（Ｂｉｎａｒｙ
Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ Ｂａｃｋｏｆｆ，ＢＥＢ） 。在该算法中，每次发生冲突
竞争无线信道时具有相同的优先级，并根据分布式接入算
法，各个结点通过争用信道获取发送权。ＰＣＦ接入机制则
使用集中控制的接入方式，每个结点轮流获得发送权，从
而避免了碰撞，但ＰＣＦ接入机制在ＩＥＥＥ ８０２．１１协议中是
一
时，结点将当前的竞争窗口值加倍，且竞争窗口的值不大
干最大门限值，然后在竞争窗口中随机选择一个退避值；
每次发送成功后，结点将竞争窗口值重置为最小值。该算
种可选的机制。
法实现方法简单，但是窗口变化剧烈，在网络高负载状况
下，站点发送成功后立即将其竞争窗口值设为最小值，会
导致冲突率的大幅增加，且该算法总是有利于前－一次发送
成功的站点在短时间内再次获得竞争信道，从而导致明
的不公平性。
ＩＥＥＥ ８０２．１１允许要发送数据的站对信道进行预约。
针对不同接入的情况可以选择ＤＡＴＡ—ＡＣＫ接入方式和
ＲＴＳ．ＣＴＳ．ＤＡＴＡ—ＡＣＫ接入方式。ＲＴＳ．ＣＴＳ在网络拥塞的
情况下可以有效地减少数据帧的碰撞，从而提高效率，但
同时也增加了额外的开销，尤其是当数据包小时，
在ＩＥＥＥＳ０２＿ｌ１的ＤＣＦ接入机制巾，ＣＳＭＡ／ＣＡ的特
点在于碰撞避免，当源结点发送第１个ＭＡＣ帧时，若榆
测到信道空闲，则可以在等待一个ＤＩＦＳ后，直接发送，
除此之外，都需要执行退避算法，回退一个随机时问进入
ＲＴＳ．ＣＴＳ方式会引入很大的控制开销。而ＩＥＥＥ ８０２．１ ＩＴＧｅ
工作组提出了增强型ＤＣＦ接入机制０ ，通过设置不同接入
优先级别的竞争窗口的值，优先保证了高优先级业务流的
基金项日：江苏省高校自然科学研究基金资助项Ｈ（Ｉ１ＫＪＤ５２０００４）；江苏省普通高校研究生科研创新计划基金资助项（ｃｘｚｚ１１＿０２１６）
作者倚介：陈俊霞（１９８６一），女，硕士研究生，主研方向：系统仿真，网络安全；宋顺林，教授；成科扬，博士
收稿ｆｔ期：２０１１－０９－２６ 修回日期：２０１Ｉ一１２－２３ Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｊｘｎｉｃｏｌｅ＠１６３．ｃｏｍ
７８ 计算机工程 ２０１２年９月５日
争用窗１３。目前已有多种改进的退避算法取代ＢＥＢ退避 动态调整发送结点竞争窗１３的取值，从而调整结点的发送
策略完成结点接入信道，这些算法在吞吐率、时延、公平
性、稳定性等方面都有各自的特点。
概率，改善网络的性能。当发生碰撞时，则认为网络拥塞，
并通过增大竞争窗１３的值降低结点的发送概率，从而降低
文献［３］在比较了乘性递增线性递减、指数增加指数减
小、碰撞倍增成功减半、估计站点数等多种方法，结合时
隙利用率的概念最优化参数提出了一种最小竞争窗口自
适应调整算法（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ Ｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅ
Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ，ＭＣＷＳＡ）。ＭＣＷＳＡ算法在网络饱和吞吐量和
时延上都有不同程度的改善，但是ＭＣＷＳＡ算法需要定义
数据帧接入信道的碰撞概率，提高信道利用率；当发送成
功时，则认为网络空闲或拥塞状况好转，并通过减小竞争
窗口的值增大结点的发送概率，从而提高信道利用率，增
加系统吞吐量。现在关键的问题是如何控制竞争窗口值增
大和减小的幅度，才能使系统的性能达到最优。
本文提出的ＢＤＱ算法引入结点碰撞频率的相对变化
率和结点成功发送频率的相对变化率来衡量网络当前拥
新的帧类型，同时站点需要监听并收集其他站点的发帧情
况，增加了系统的开销，并且ＭＣＷＳＡ算法设定站点监听
到含有站点更新信息的帧时，无论是否发往自己的，都需
要根据帧中指定的网络状态调整本地站点的参数，这种策
略存在安全隐患，很容易被攻击者利用。文献［４】研究了虚
拟碰撞和慢退避的退避机制，提出了一种基于慢退避思想
的分布式接入控制退避算法，通过监测无线信道的状态和
退避寄存器的挂起次数，计算时隙利用率和发送概率，虚
拟碰撞降低了站点的实际数据发送率。
文献［５］中站点根据网络的拥塞状况，在执行
ＣＳＭＡ／ＣＡ后，对结点发起的信道接入请求进行过滤，控
制结点最终在信道上发起的传输动作的频繁程度。文献［６】
中站点根据信道的参数（包括误码率、退避参数和竞争等
级等）动态调整竞争窗１３的大小。文献［７１通过监听信道上
一
次数据包成功发送后的空闲时隙数，作为选择下一次退
避时隙的依据。文献［８］改进在未饱和状况下采用分段的退
避窗Ｅｌ选择，改进在数据发送完成后采用退避计数器减一
的方式。
文献［９］提出了基于多速率的最优竞争窗口退避算法，
利用理论上的最优窗Ｅｌ值作为结点的初始窗口值，减小多
结点同时发送数据时的碰撞概率，类似于增强型ＤＣＦ接
入机制。文献［１０１引入了交叉冲突和同级冲突，通过竞争
窗Ｉ：１的离散化消除交叉冲突，通过设置合适的基本窗１２１减
小同级冲突，离散化的竞争窗１７１尽量使站点平均分布在不
同的离散窗口上，当站点较多时基本窗口会较小，同级冲
突会比较严重。文献［１１］通过设定区分服务的分析模型，
借助时隙选择概率分布的均匀化减少数据包碰撞概率，但
是当结点数变化和数据流变化时，系统中数据包的冲突概
率也随之发生变化，同时对于同优先级服务的冲突问题仍
然存在。
碰撞退避算法主要通过调整竞争窗口的大小，进而影
响发送概率，以减少冲突，提高系统吞吐量。本文的目标
是实现一种简单、无开销的动态窗１３退避算法，要求算法
既能够根据当前的网络状况自动调整倍乘和倍除因子，同
时不需要计算过多的网络参数。本文在前人研究的基础上
提出了一种基于变化率的动态窗１３调整算法。
３基于变化率的退避算法
基于变化率的退避算法（Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，
ＢＤＱ）根据结点碰撞和成功发送的频率及其相对变化率，
塞状况，并根据这２种变化率动态自适应调整竞争窗口值。
３．１理论分析
已知条件冲突概率 ：在单跳范围内，当一个结点发
送数据包时，系统内其他 一１个结点中至少有一个结点
同时发送数据包，假设各结点相互独立且具有相同的特
性。则：
Ｐ＝１一（１一 ） （１）
其中，ｒ为稳态下结点发送数据包的概率。
最大竞争窗口Ｃ 与最小竞争窗１３ Ｃ 的关系：
Ｃ ｒｍ ＝２ ｘＣ 。 （２）
根据文献『１２］提出的Ｍａｒｋｏｖ模型，对单个节点的离
散事件二维随机过程（ （ｆ），６（ｒ））， （，）表示结点在ｔ时刻数据
包的退避阶段，６（ｆ）表示结点在ｔ时刻退避计数器的值，分
析可以得出稳态下结点发送数据包的概率（ 为系统初始
窗口大小，即窗口最小值ＣＷｍｉ ）：
７
ｆ＝———。＝ 广 （３）
＋１＋Ｗｏｐ∑（２ｐ）
ｉ＝０
对式（１）移项后取对数，将式（２）代入可以得出 ）之
间的关系：
ｎ：１＋ 二 ： （４１
ｌｎ（１—２／（ ＋１＋ ｐ∑（２ｐ） ）
ｆ＝０
当ｃ ｉ ：３１，ＣＷｍ ＝１ ０２３，即ｍ＝５时，得出条件
冲突概率与系统中结点个数的关系如图１所示。
冲突概翠
图１冲突概率与结点致目的关系
由图１可以看出，结点数目与冲突概率不是线性关系，
文献［１３］采用分段二次曲线实现无线局域网ＭＡＣ层退避
算法，设计冲突后的竞争窗口的倍乘因子和发送成功后的
倍除因子，降低了碰撞概率，但是算法需要进行对数运算，
计算效率较低。本文通过引入碰撞和成功发送的变化率调
第３８卷第１７期 陈俊霞，宋顺林，成科扬：基于变化率的８０２．１１竞争窗口退避算法 ７９
整动态窗口的值。
３．２变化率的引入
本文提出的算法需要根据网络状态动态调整竞争窗
１２１的值以提高网络性能。引入２个衡量网络拥塞状态的参
数～一碰撞的相对变化率和成功发送的相对变化率。
首先动态计算瞬时碰撞频率和瞬时成功发送频率。其
中，碰撞的发生周期ｆ ，表示在结点发送数据时２次碰撞
之间的时问间隔，需要动态计算；成功发送的时间周期
，
表示在结点发送数据时２次成功发送之间的时间差，
需要动态计算。
瞬时碰撞频率：
？
＝
（５）
ｆ ＋ ｌ
瞬时成功发送频率：
７
＝—
＋
＿－一
ｌ
（６）
、
定义１结点相邻２次碰撞的瞬时碰撞频率的差值与
前一次碰撞的瞬时碰撞频率的比值为这２次碰撞的相对变
化率。用符号 表示：
，－
√ 一—— 一
７ 一｝ Ｈ
（７）
卜ｌ
定义２结点相邻２次成功发送的瞬时成功发送频率
的差值与前一次成功发送的瞬时成功发送频率的比值为
这２次成功发送的相对变化率。用符号 表示：
Ｆ’：盟 （８１
．
为了避免一次统计过程中出现的统计偏差过大，采用
ＥＷＭＡ模型对上述２种相对变化率进行平滑处理，平滑
过程如下：
＝ａｘｆ＋（１一ａ）Ｘｆ，． （９）
’
＝
ｂｘＦ， ＋（１—６）× ｌ （１０）
其中，ｉ为相对变化率的迭代次数；ａ、ｂ为ＥＷＭＡ算法
的平滑处理系数，在文中分别取ａ＝０．８，ｂ＝０．８。
由碰撞相对变化率的定义可知，碰撞的相对变化率反
映了当前网络拥塞状况的变化情况，碰撞的相对变化率越
大，网络拥塞越严重，数据包接入信道的碰撞概率越大。
由成功发送的相对变化率的定义可以看出，成功发送的相
对变化率也反映了当前信道竞争的变化情况，成功发送的
相对变化率越大，信道的竞争越弱，数据包接入信道的碰
撞概率越小。
３．３ ＢＤＱ算法的实现
无线结点在退避过程中，为了使算法适应当前网络负
载的变化情况，根据碰撞的相对变化率和成功发送的相对
变化率调整竞争窗口的值以约束结点的发送动作。设ＣＷ
表示第ｉ次碰撞或者发送成功后，下一帧的竞争窗口大小。
在发生碰撞后，对竞争窗１７１值的调整策略如下：
Ｉｃｗｉ ｌ×（１十／ｉｘｆ，）ｌ，Ｃ ｝ Ｉ ｃｗ，一】×（１＋ ×．Ｊ，＝）ｌ＜ＣＷｍ
ＩＣ ｅｌｓｅ
ｆ１１）
在发送成功后，对竞争窗口值的调整策略如下：
ＣＷ Ｉ｛ＣＷｉ一１×（１一ｒ／ｘ ）ｌ一 ，ｃ ｝ 一ｌ ｃｗｉ １×（１一ｒ／ｘ ）ｌ一 ＜ｃｒｚ
ＩＣ ｅｌｓｅ
（１２）
其中，ｉ为竞争窗ＶＩ值的迭代次数； （＞Ｏ）和叩（＞０）为乘数因
子，可以人为进行设置。
基于碰撞的相对变化率和成功发送的相对变化率的
ＢＤＱ退避算法描述如下：
ｉ 发生碰撞）
ｔｈｅｎ
计算瞬时碰撞频率
计算碰撞的相对变化率
应用ＥＷＭＡ算法对计算得到的碰撞的相对变化率进行平
滑处理
计算ＣＷ的调整值
ｉｆ（ｃ，，的调整值＜ＣＷ…）
ｔｈｅｎ
ＣＷ，＝｛ ｌＣＷ １×（１＋ ×ｆ）ｌ，ＣＷｍ ｝
ｅｌｓｅ
ＣＷ，＝ＣＷ
启动退避计数器ｂａｃｋｏｆｆ＝ｒａｎｄｏｍ（）％ＣＷ，
ｉｆ（发送成功）
ｔｈｅｎ
计算成功发送的瞬时频率
计算成功发送的相对变化率 ，
应用ＥＷＭＡ算法对计算得到的成功发送的相对变化率进
行平滑处理
计算ＣＷ的调整值
ｉｆ（ｃｗ的调整值＜ＣＷ…）
ｔｈｅｎ
ＣＷ ＝｛ｌ ＣＷｌ、＿×（１一Ｔ１×Ｆｉ）ｌ，Ｃｗ ｝
ｅｌｓｅ
ＣＷ ＝ＣＷｍ
启动退避计数器ｂａｃｋｏｆｆ＝ｒａｎｄｏｍ（）％ＣＷ．
本文所述的退避算法在计算时需要分开计算碰撞和
成功发送的频率及相对变化率，但是都对同一个竞争窗口
进行调整，算法通过２种变化率的计算有效估计了系统当
前的拥塞变化状况。
４ ＢＩ）Ｑ算法仿真
为了评估ＢＤＱ退避算法的性能，使用伯克利大学的
ＮＳ２进行仿真。仿真过程如下：
（１）在ＮＳ２中添加本文提出的采用ＢＤＱ算法的８０２．１ １
ＭＡＣ层协议，修改相应的配置文件，然后重新编译ＮＳ２。
（２）在进行ＮＳ２仿真时设置主要仿真参数，具体参数
如表１所示。仿真时，所有结点的位置随机产生，仿真时
间为１００ Ｓ，拓扑范围为ｌ００ ｍｘ１００ ｍ，结点应用类型为
ｃｂｒ，ｃｂｒ速率为１ Ｍｂ，结点传输开始时间为１．０ Ｓ，结束
时间为１００．０ Ｓ，开始记录时间为４５．０ ｓ（当系统稳定工作
时）。在２～１０以内结点数目递增量为１，在２０－８０内结点
８０ 计算机工程 ２０１２年９月５日
数目递增量为１０。
表１仿真参｜｜【
参数名称
最小窗Ｅｌ
最大窗口
时隙长度／ｍｓ
短帧时隙／ｍｓ
图４为２个算法分组发送的平均时延比较。在结点数
目小于８时，２个算法的平均时延都比较小；当结点数目
８ ７ ６ ４ ２
一．．∞鱼 盘吉瞎蟋ｊ｝
大干７后，由于系统结点数目达到理想状况下的最大值，
系统碰撞加剧，随着结点数目的增加时延逐渐增大，采用
ＢＤＱ算法的平均时延明显低于ＢＥＢ算法，并且两者之间
的差值随着结点数目的增加而不断增大。
请求发送机制的阈值／Ｂｙｔｅ
短帧重发限制
长帧重发限制
数据速率／（Ｍｂ’ｓ ）
（３）为了减少系统仿真的复杂性，默认取／１＝１，ｙ／＝ｌ。仿
真后的ｔｒ文件经分析计算后，通过ｇｎｕｐｌｏｔ画图分析。
由图２可以看出，当系统中业务流的总量小于系统所
能满足的吞吐量时，ＢＤＱ算法和ＢＥＢ算法在吞吐量方面
值一— １ 加ｍ∞ ３
表现相当，当系统结点数目大于７时，ＢＤＱ算法的性能
＿ ３ Ｏ
优势逐渐体现出来。结点数目在１Ｏ～４０之间时，采用ＢＤＱ
Ｌｏｎｇ Ｐｒｅａｍｂｌｅ的系统吞吐量比ＢＥＢ算法提高了大约
２５％－３５％，采用ＢＤＱ Ｓｈｏｒｔ Ｐｒｅａｍｂｌｅ的系统总吞吐量提
高大约１５％－３０％；当结点数目大于５０时，采用ＢＤＱ算
法相对于ＢＥＢ算法系统总吞吐量提高大约４０％－５０％。随
着系统负荷增加，ＢＤＱ箅法在吞吐量方面明显优于ＢＥＢ
算法。
仿真结点数 仿真结点数
（ａ）系统吞吐量对比１ （ｂ）系统吞吐量对比２
图２系统吞吐量比较
图３对比了２种算法数据分组发送的成功率，在网络
理想状况下最大服务数量的范围内，ＢＤＱ算法的分组发
送成功率接近于１，而ＢＥＢ算法的分组成功率在结点数目
大于４后急剧下降；当结点数目超过网络理想状况下最大
服务的数量后，采用２种算法的分组发送成功率均随着系
统结点数目的增加而下降，但是采用ＢＤＱ算法的下降幅
度小于ＢＥＢ算法。当结点数目在２０－５０之间时，ＢＤＱ算
法相对于ＢＥＢ算法的分组成功率提高比较明显；当结点
数目大于５０后，ＢＤＱ算法仍优于ＢＥＢ算法。
仿真结点数 仿真结点数
（ａ）分组发送成功率对比１ （ｂ）分组发送成功率对比２
图３分组发送成功率比较
２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０
仿真结点数 仿其绢点数
（ａ）平均时延对比１ （ｂ）平均时延对比２
图４平均时廷比较
通过以上吞吐量、发送成功率、时延等方面的比较，
可以看出，本文提出的ＢＤＱ算法整体性能明显优于ＢＥＢ
算法。尤其是当网络负载量增大时，利用碰撞的相对变化
率和成功发送的相对变化率来动态调整竞争窗口的ＢＤＱ
算法可以快速适应网络状态变化，有效地提高网络各方面
的性能。在后续研究中，可以通过调整ａ（＞０）、６（＞０）进一
步提高本文算法的性能。
５结束语
本文提出了一种新的ＭＡＣ层的竞争窗口退避算法，
在ＩＥＥＥ８０２．１１的ＤＣＦ接入机制基础上，根据结点碰撞频
率的相对变化率和结点成功发送频率的相对变化率动态
调整竞争窗１２１的大小，可以完全替换ＩＥＥＥ ８０２．１１现有的
ＢＥＢ算法，实现简单且无需任何额外开销。仿真结果表明，
本文算法与ＢＥＢ算法相比，能更快地适应网络拥塞变化，
有效地降低数据包接入信道的碰撞概率，提高信道利用率
和系统吞吐量，降低时延。
参考文献
［１］ＬＡＮ ＷＡＮ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ．
ＡＮＳＩ／ｌＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１—１９９９ Ｐａｒｔ １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ
Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｍｃａｔｉ０ｎｓ【ｓ］．
１９９９．
［２］ＩＥＥＥ．ＩＥＥＥ ８０２．１１Ｅ／Ｄ１３．０—２００５ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ
（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎｓ：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ
Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）［Ｓ］．
２００５．
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８０２．１１退避算法［ＪＪ．电子与信息学报，２００８，３Ｏ（４）：９６１—９６５．
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退避算法及其性能分析…．计算机学报，２００５，２８（１ １）：１９０７一
ｌ９ｌ４．
【５】 毛建兵，毛玉明，冷鹏，等．一种利用信道侦听的ＩＥＥＥ８０２．１ ｌ
自适应优化算法ｆＪ］．软件学报，２０１０，２ｌ（８）：１９６８—１９８１．
（下转第８３页）
第３８卷第１７期 何世彪，田东，张雪：基于相位偏移量的混沌扩频通信方案设计 ８３
由图４可以看出，当Ｌ，个相关器的输出中第 个值为
最大相关峰值，并且大于门限时，则表示当前数据为
第，帧，当前接收序列的相位偏移信息为 一１。第１个超
过门限的最大相关峰值出现在第２个相关器输出，解调时
嚣
则从第２帧开始解调，第１帧数据丢失，这与接收端从
媸
第２００个比特开始接收相一致。
接收端将解调出接收序列的迭代次数与本地混沌序
列的迭代次数相比较，根据相位偏移的差值调整本地的混
沌序列的迭代时钟，达到接收序列与本地序列的同步，则
信噪比／ｄＢ
进行扩频数据的解扩及判决。发送数据与解调判决的数据
图６误码率分析
如图５所示。
５结束语
本文设计了一种非周期的混沌扩频通信方案，发送端
采取数据帧的形式发送信息，定时的将混沌迭代的相位偏
移信息发送到接收端。这种方法发送端的混沌序列是非周
馨
寒
籁
期的，而数据格式上是周期重复的，因此混沌序列的起始
鲁堪
误差长度不能超过一个超帧，这一点可以通过合理地选择
Ｍ及 的取值加以解决。仿真分析表明，提出的方案实
现了非周期混沌扩频信号在任意时刻的接收与解调，为混
时Ｉｈ］／ｓ
沌技术在扩频通信中的应用提供了新思路。
（ａ）发送数据
参考文献
【１］ Ｂａｔｉｎｉ Ｇ Ｈ，ＭｃＧｉｌｌｅｍ Ｃ Ｄ．Ａ Ｃｈａｏｔｉｃ Ｄｉｒｅｃｔ－ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ—
ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉ—
ｃａｔｉｏｎ，１９９４，４２（２—４）：１５２４一ｌ５２７．
越
［２］Ｍｃｇｉｌｌｅｍ Ｃ Ｄ．Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ—ａｄｄｒｅｓｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
啦
籁
Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｃｈａｏｔｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ［ｃ］／／Ｐｒｏｃ． ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
鲻
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（ｂ）解调数据
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图５发送数据和解调数据对比
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在图５中，解调判决的前２个数据为０，表示由于从
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出版社，２０００．
第２００个比特开始接收，第１帧数据无法实现同步，而丢
［６］ 田 东，何世彪一种基于相位偏移量的混沌同步方法『Ｊｌ ＿
弃了第１帧的数据。
数字技术与应用，２０１ １，（１Ｏ）：３７—３９．
图６表示了在不同的捕获判决门限条件下系统的误码
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率性能。在不考虑虚警的情况下，随着判决门限的增加，
术大学，２００４．
系统的误码率变大，抗噪声性能变差。
编辑顾逸斐
（上接第８０页）
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编辑顾逸斐
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