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系統識別號 U0002-0609201811493100
DOI 10.6846/TKU.2018.00214
論文名稱(中文) 在IEEE 802.11無線區域網路中,設計一改善非對稱流量傳輸之頻道竊用全雙工媒體存取控制協定
論文名稱(英文) A Channel-Stealing Full-Duplex MAC Protocol for Asymmetric Traffic in IEEE 802.11 WLANs
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Computer Science and Information Engineering
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 曹傑閔
研究生(英文) Jie-Min Cao
學號 605410207
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2018-07-06
論文頁數 71頁
口試委員 指導教授 - 石貴平(kpshih@mail.tku.edu.tw)
委員 - 王三元(sywang@isu.edu.tw)
委員 - 石貴平(kpshih@mail.tku.edu.tw)
委員 - 陳彥達(ydchen@mail.lhu.edu.tw)
關鍵字(中) IEEE 802.11
同頻全雙工
非對稱傳輸
OMNET++
WLANs
關鍵字(英) IEEE 802.11
In-Band Full-Duplex
Asymmetric Traffic
OMNET++
WLANs
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
本論文針對同頻全雙工無線區域網路(In-Band Full Duplex Wireless LANs, IBFD WLANs)中,非對稱傳輸下所造成的效能下降問題,提出一有效的解決策略。隨著天線設計與訊號處理的新進展,使得使用者能透過相同的頻道同時發送與接收資料,該技術稱之為同頻全雙工。然而實體層的進步,需要搭配有效的IBFD媒體存取控制(MAC)協定以達到更佳的效益。另外,由於上傳與下載的傳輸流量通常都不相同,使得在進行IBFD傳輸時,容易產生頻道閒置的浪費。因此本論文提出一頻道竊用的媒體存取控制協定,簡稱為Channel-Stealing Full Duplex (CSFD) MAC,以解決上傳-下載傳輸鏈路的非對稱傳輸問題。CSFD的特色是竊用因非對稱傳輸所產生的頻道閒置時間,增加傳輸機會,以提昇非對稱傳輸之效能。本論文透過OMNET++模擬器與其他相關研究進行比較,結果顯示CSFD在不同的非對稱傳輸場景中,效能與傳輸延遲都優於半雙工與相關研究,且較適用於未來的IBFD WLANs。
英文摘要
This paper proposes an effective solution to the performance degradation caused by asymmetric transmission in In-Band Full-Duplex Wireless LANs (IBFD WLANs). Along with antenna design and signal processing advancements, users can simultaneously send and receive data through the same channel, which is called IBFD transmission. However, advancements in the physical layer, efficient IBFD Medium Access Control(MAC) protocol is required to achieve optimum benefit from this latest technology. Moreover, since transmission traffic of uplink and downlink is usually different, so IBFD transmission is easy to generate waste of channel idleness. Therefore, in this paper, a Channel-Stealing Full Duplex (CSFD) MAC is proposed to solve the asymmetric transmission problem in the uplink-downlink transmission. The main feature of CSFD is increasing transmission opportunities by stealing channel idle time due to asymmetric trans-mission to improve the performance of the asymmetric transmission. CSFD compares with the related research (A-duplex) by OMNET++ simulator. The simulation results suggest that the throughput and transmission delay of CSFD outperforms traditional half-duplex and A-Duplex in different asymmetric transmission scenarios, which can be used for future FD WLANs.
第三語言摘要
論文目次
目錄
第1章	緒論	1
1.1前言	1
1.2研究動機	3
1.3研究目的	5
1.4論文架構	5
第2章	背景知識	6
2.1全雙工的傳輸模式	6
2.2捕獲效應	8
2.3文獻探討	10
第3章	問題陳述	18
3.1預設問題	18
3.1.1非對稱傳輸浪費問題(Wastage Problem)	18
3.1.2 ACK接收問題(ACK Receiving Problem, ARP)	19
3.1.3上行-下行干擾 (Uplink-Downlink Interference, UDI)	20
第4章	非對稱流量傳輸之頻道竊用全雙工媒體存取控制協定	23
4.1考慮場景	23
4.2 CSFD MAC協定	24
4.2.1 CSFD MAC在LDL的作法	25
4.2.2 CSFD MAC在LUL的作法	28
4.3 CSFD MAC控制訊框格式	32
4.4 CSFD MAC運作流程	34
第5章	效能分析	40
5.1模擬場景與參數	40
5.2實驗結果	40
5.3實驗總結	48
第6章	結論	49
6.1貢獻	49
6.2未來工作	49
參考文獻	50
附錄A	54
附錄B	62
 
圖目錄
圖 一、IBFD WLANs中的傳輸干擾	2
圖 二、全雙工的傳輸模式	6
圖 三、單向全雙工模式的發起模式	7
圖 四、捕獲效應的假設環境	8
圖 五、Data2為-49dBm的情況	9
圖 六、Data2為-89dBm的情況	9
圖 七、非對稱傳輸模式	11
圖 八、RTS/CTS 全雙工	11
圖 九、LDL使用Delay time情況	12
圖 十、LUL使用Busy Tone情況	13
圖 十一、AP無適當資料封包傳輸的情況	15
圖 十二、雙向傳輸補上Busy Tone的情況	16
圖 十三、雙向傳輸補上中斷資料傳輸的情況	16
圖 十四、Asym-MAC	17
圖 十五、非對稱傳輸,下行資源浪費	19
圖 十六、非對稱傳輸,上行資源浪費	19
圖 十七、ACK接收問題	20
圖 十八、第一次上行-下行干擾	21
圖 十九、接續資料上行-下行干擾	22
圖 二十、密集節點場景	23
圖 二十一、緩解上行-下行干擾	24
圖 二十二、DRTS示意圖	25
圖 二十三、LDL-FCTS示意圖	26
圖 二十四、LDL模式下,增加其他節點的傳輸機會	27
圖 二十五、MDA示意圖	28
圖 二十六、LUL希望竊用時間示意圖	28
圖 二十七、LUL-FCTS	29
圖 二十八、LUL-FCTS示意圖	30
圖 二十九、DRTS示意圖	30
圖 三十、ACK的回覆	31
圖 三十一、控制訊框格式	32
圖 三十二、CSFD MAC中AP運作流程	35
圖 三十三、CSFD MAC中STA運作流程	37
圖 三十四、CSFD協定,LDL模式底下54Mbps的效能	41
圖 三十五、CSFD協定,LDL模式底下18Mbps的效能	41
圖 三十六、CSFD協定,LDL模式底下UL資料傳輸延遲時間	42
圖 三十七、CSFD協定,LUL模式底下54Mbps的效能	43
圖 三十八、CSFD協定,LUL模式底下18Mbps的效能	43
圖 三十九、LUL,DL資料傳輸延遲時間	44
圖 四十、LDL,距離與效能分析圖	45
圖 四十一、LUL,距離與封包接收分析圖	46
圖 四十二、LUL,距離與效能分析圖	47
圖 四十三、LUL,距離與封包接收分析圖	48
 
表目錄
表 一、模擬參數	40
 
演算法目錄
Algorithm 1 CSFD MAC for AP execution	38
Algorithm 2 CSFD MAC for STA execution	39
參考文獻
參考資料
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