关于LEO卫星Wi-Fi网络吞吐量的分析

作者：何雯; 陶孝锋; 任德锋

来源：空间电子技术, 2018, 15(04): 32-37.

• 802.11 DCF
• 传播时延
• 隐藏终端
• 吞吐量

文章针对LEO星地链路传播时延长而造成地面Wi-Fi协议的确认超时问题,以及星地大覆盖范围下隐藏终端间的严重冲突问题,在对地面Wi-Fi协议MAC帧交换过程进行研究的基础上,提出了根据传播时延对超时重传时间进行动态调整的方案。通过对星地Wi-Fi场景下的RTS/CTS机制及传输成功、失败条件的分析,考虑了不可忽略的传播时延、隐藏终端因素,改进了G.Bianchi建立的二维马尔科夫模型,并借助数值分析,得到了改进协议模型下的系统归一化吞吐量大小。最后通过MATLAB软件,验证了模型和仿真场景下的吞吐量变化情况,二者基本一致。仿真结果表明,传输距离的增加引起了信道资源的浪费,吞吐量随之下降;改进的RTS/CTS机制降低了用户间的碰撞冲突概率,吞吐量对用户数的变化不敏感。此外,理想状态下的系统吞吐量随数据帧长的增加而增加,而在误码率一定的情况下,存在最佳帧长,使得系统性能最佳。因此,改进方案使得DCF协议在星地场景中可用,为卫星Wi-Fi的研究提供了一定的理论支撑。

• 单位
  中国空间技术研究院