关于LEO卫星WiFi网络吞吐量的分析

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。