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Ad Hoc网络协议栈跨层设计研究

作　者: 朱颖锋
导　师: 许宗泽
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: Ad Hoc网络 路由协议 媒体接入控制 多速率传输 跨层设计
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 67次
引　用: 1次
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内容摘要


Ad Hoc网络是一种无中心自组织的多跳无线网络,不以任何已有的固定设施为基础,通过移动节点自由地组网实现通信,具有广阔的应用前景。但是Ad Hoc网络面临的不利条件,如拓扑动态多变、无线信道质量的时变性、带宽受限、功率受限等,使得传统的协议栈在Ad Hoc网络的应用中有着很大的局限性。而跨层设计打破了传统协议栈严格分层的束缚,通过协议栈各层之间的信息交互、信息共享达到一种全局的优化,充分利用了各层资源,提高整个系统性能。本文首先简要介绍了跨层设计的原则、目标和方法,并分析了多速率传输理论,然后在多速率传输的基础上着重对MAC层和路由层协议的跨层设计方法进行了研究。本文的主要创新点如下:1.针对多跳Ad Hoc网络的多速率传输和拥塞问题,提出了一种支持拥塞识别的速率自适应MAC协议。接收节点根据信道质量选择可用的最高传输速率,并把此速率值和自身的拥塞状况反馈给发送节点,发送节点根据接收节点的拥塞信息决定发送或者进行退避。仿真结果表明,该协议能有效控制网络拥塞,特别在重负载条件下,能显著提高网络吞吐量性能。2.传统的Ad Hoc网络路由协议主要是基于最短路径来考虑的,不能很好支持多速率并容易导致网络局部拥塞。本文利用跨层设计思想,提出了一种基于综合度量的路由协议SMRP。该协议根据链路速率值、MAC竞争度和网络队列长度对路径的影响,折算成相应的路由代价指数,最后根据总的路由协议代价指数来选择路径,能有效利用多速率传输能力,避开拥塞节点。仿真结果表明,该协议能从网络吞吐量、分组时延、分组发送成功率等方面有效提高网络性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
图表清单  8-10
注释表  10-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 Ad Hoc 网络概述  13-16
    1.2.1 Ad Hoc 网络发展历史  14-15
    1.2.2 Ad Hoc 网络特点  15
    1.2.3 Ad Hoc 网络的应用场合  15-16
  1.3 Ad Hoc 网络协议栈介绍  16-18
  1.4 Ad Hoc 网络跨层设计概述  18-20
    1.4.1 跨层设计必要性  18-19
    1.4.2 跨层协议栈优点  19-20
  1.5 本文研究的主要内容  20
  1.6 本文的组织结构  20-22
第二章 跨层设计和相关层协议研究  22-43
  2.1 跨层协议栈设计研究  22-27
    2.1.1 跨层设计的原则和目标  22-23
    2.1.2 跨层设计的方法  23
    2.1.3 跨层协议栈介绍  23-27
    2.1.4 跨层设计面临的问题  27
  2.2 Ad Hoc 网络MAC 协议研究  27-35
    2.2.1 IEEE 802.11MAC 协议  27-31
    2.2.2 多速率传输理论分析  31-33
    2.2.3 典型的多速率MAC 协议  33-35
  2.3 Ad Hoc 网络路由协议研究  35-42
    2.3.1 先验式路由协议  36-38
    2.3.2 按需路由协议  38-42
  2.4 本章小节  42-43
第三章 支持拥塞识别的速率自适应MAC 协议  43-54
  3.1 引言  43
  3.2 相关工作  43-45
    3.2.1 IEEE 802.11DCF 及其不适用于多速率传输原因  43-44
    3.2.2 网络拥塞问题  44-45
  3.3 CARA 协议  45-48
    3.3.1 关于不同类型帧的传输速率  45
    3.3.2 关于网络分配矢量NAV  45
    3.3.3 修改和新增的帧  45-46
    3.3.4 协议流程  46-48
  3.4 GloMoSim 网络仿真软件介绍  48-50
    3.4.1 GloMoSim 网络仿真软件的特点  48-49
    3.4.2 GloMoSim 软件体系结构  49
    3.4.3 GloMoSim 仿真运行机制  49-50
  3.5 仿真及结果分析  50-52
    3.5.1 静态拓扑仿真  50-51
    3.5.2 动态拓扑仿真  51-52
  3.6 本章小节  52-54
第四章 多速率机制下基于综合度量的跨层路由协议  54-64
  4.1 引言  54-55
  4.2 SMRP 及实现  55-58
    4.2.1 跨层方法  55
    4.2.2 速率选择  55
    4.2.3 路由判决要素  55-58
  4.3 SMRP 协议在DSR 中的实现  58-59
  4.4 仿真及结果分析  59-63
  4.5 本章小节  63-64
第五章 总结与展望  64-66
  5.1 本文工作总结  64-65
  5.2 进一步的研究工作  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
在学期间的研究成果及发表的学术论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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