A Simple Method for 802.11DCF Performance Analysis

In order to simplify the performance analysis method of IEEE 802.11DCF in a fully interconnected environment with saturation, a simple box-ball model is adopted. The collision of active nodes sending messages is converted into the problem of placing the same number of balls independently and randomly into multiple boxes. The number of boxes is related to the average contention window of the active nodes. When multiple balls happen to fall into the same box, it indicates that a collision will occur at the corresponding moment. In view of the actual situation that the number of node retransmissions is limited, the state change of the sending node is regarded as a one-dimensional finite state Markov process, and a simple method for calculating the 802.11DCF capacity based on the virtual transmission period and the average contention window is proposed. The simulation results verify the rationality of this method. To simplify the performance analysis of IEEE 802.11DCF in a saturated wireless LAN environment, a simple box-ball model is proposed. It regards the problem of packet transmission collisions as throwing some balls into several boxes randomly and independently. Balls are equal to the number of active nodes and boxes are related to the average contention window of each node. When two or more balls happen to fall into the same box, it means a collision would occur when the corresponding time slot arrives. In concern of limited retransmissions for every packet, the state transform of transmitting node is approximated as a finite-state one-dimension Markovian process. A simple method is finally proposed to evaluate the capacity of 802.11DCF based on the concepts of virtual transmission period and average contention window. Simulation results validate the analysis.