Wei Zhou 和 Daji Qiao 来自 Iowa State University 的电气与计算机工程系，于 2007 年在 IEEE 通信协会的 ICC 2007 会议上发表了这篇论文。论文的主题是提出一种新的公平性概念，称为“基于满足的公平性”（fulfillment-based fairness, FBF），用于多接入点（multi-AP）无线热点网络。本文旨在解决现有公平性概念在多 AP 环境中的性能异常问题，并优化系统吞吐量。

学术背景

随着 IEEE 802.11 无线局域网（WLAN）技术的普及，无线热点在公共场所如会议场所、机场、书店和咖啡馆等迅速增加。为了提高网络性能和提供公平的服务，大多数无线热点部署了多个接入点（AP）。然而，现有的公平性概念，如基于带宽的公平性（bandwidth-based fairness, BBF）和基于时间份额的公平性（timeshare-based fairness, TBF），在多 AP 环境中表现出各种性能异常。BBF 会导致带宽异常，而 TBF 则会导致关联异常。因此，本文提出了一种新的公平性概念 FBF，旨在通过按客户端的最大可达到带宽分配比例来分配带宽，从而解决这些问题。

研究流程

1. 问题定义与背景分析
   论文首先分析了现有公平性概念在多 AP 环境中的局限性。BBF 会导致高传输速率的客户端被低传输速率的客户端拖累，从而降低系统吞吐量。TBF 虽然解决了单 AP 环境中的性能异常，但在多 AP 环境中，客户端可能会选择与低速率 AP 关联以获得更大的时间份额，导致关联异常。

2. FBF 概念提出与定义
   FBF 的核心思想是公平地分配带宽满足度，而不是绝对的带宽分配。带宽满足度定义为客户端实际分配的带宽与其最大可达到带宽的比值。最大可达到带宽是通过最有利于该客户端的关联计划实现的。

3. 仿真实验设计
   论文通过 Qualnet 模拟器进行了广泛的仿真实验，评估 FBF 在不同网络场景下的性能。仿真分为小规模网络（3 个 AP 和 10 个客户端）和大规模网络（10 个 AP 和 40 个客户端）。实验中，客户端发送恒定比特率（CBR）流量以饱和信道，并通过 Simple MaxMin 和 RS MaxMin 算法确定客户端与 AP 的关联计划。

4. 性能评估与比较
   仿真结果比较了 FBF、BBF、TBF 以及基于最强信号优先（SSF）的关联策略在不同传输速率多样性和单 AP 客户端比例下的系统吞吐量。结果显示，FBF 在高传输速率多样性和低速率单 AP 客户端存在的情况下，显著优于其他公平性概念。

主要结果

1. 小规模网络
   在无单 AP 客户端的情况下，FBF 在高传输速率多样性下比 BBF 提高了超过 40% 的系统吞吐量，比 TBF 提高了超过 70%。随着单 AP 客户端比例的增加，FBF 的性能优势逐渐减小，但仍优于 TBF。

2. 大规模网络
   在大规模网络中，FBF 的性能优势更加显著。随着网络规模的增加，客户端与 AP 的关联选择更多，FBF 通过优化带宽分配，进一步提高了系统吞吐量。

结论与意义

本文提出的 FBF 概念有效地解决了多 AP 无线热点网络中的性能异常和关联异常问题。通过按客户端的最大可达到带宽分配比例来分配带宽，FBF 在高传输速率多样性和低速率单 AP 客户端存在的情况下，显著提高了系统吞吐量。因此，FBF 是设计和多 AP 无线热点网络管理的更合理的公平性概念。

研究亮点

1. 新颖的公平性概念
   FBF 是第一个强调带宽满足度的公平性概念，解决了现有公平性概念在多 AP 环境中的局限性。

2. 广泛的仿真验证
   论文通过大规模的仿真实验，验证了 FBF 在不同网络场景下的性能优势，提供了有力的数据支持。

3. 实际应用价值
   FBF 的提出为多 AP 无线热点网络的设计和管理提供了新的思路，具有重要的实际应用价值。

未来工作

未来的研究方向包括将 FBF 与 AP 的信道分配结合起来，研究在 AP 使用重叠或部分重叠信道的情况下，如何确定客户端的带宽分配和满足度。此外，还可以扩展 FBF 的概念，以考虑客户端之间的异质性权重。