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多信道无线Adhoc网络协议设计与研究

作　者: 王付彩
导　师: 尹浩
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 多信道Ad hoc网络 多信道MAC协议 多信道路由协议 带宽自适应
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 71次
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内容摘要


在无线Ad hoc网络中,多信道技术在提升网络容量上是一种关键性技术。本论文以提高带宽资源利用率和网络吞吐量等网络性能为目标,主要围绕多信道MAC协议和多信道路由协议的设计与实现展开研究。并且通过NS-2网络仿真平台,针对吞吐量、丢包率和带宽资源利用率等性能指标,对论文中所设计的协议进行了全面的评估。分析和评估结果都表明所设计的协议具有良好的性能,相对于传统的单信道协议和以往的多信道协议都有明显改进。论文主要研究内容如下:第一,总结了无线Ad hoc网络多信道MAC协议和多信道路由协议发展现状与前景,分析了多信道MAC协议和多信道路由协议面临的问题及协议设计要求。第二,基于IEEE802.11标准中的RTS/CTS机制设计了基于忙音的多信道MAC协议,该协议通过使用忙音接口发送忙音信号实现多信道的分配,并且解决了多信道隐藏终端、Deafness问题,从而显著提高了网络吞吐量。同时在该协议基础上,设计了信道带宽分割方案,通过将单个信道划分为多个正交的子信道降低了网络中的碰撞概率,从而可以进一步提升网络吞吐量。仿真结果表明:通过信道带宽分割技术将单个信道划分为多个子信道,在不增加总带宽的情况下可以显著提高网络的吞吐量性能;即使将提出的基于忙音的多信道MAC协议应用于单信道的网络场景,相较于传统的802.11协议,所提出的协议也具有更好的性能。第三,在认知无线网络中,针对以往多信道MAC协议中缺乏对认知功能与带宽自适应分配的研究,首先基于经典的多信道MAC协议LCM-MAC提出了具有认知功能的多信道接入算法。然后,针对现实网络中实时业务负载对信道带宽分配的需求,提出了多信道无线网络中信道带宽自适应的分配模型,实现了可根据网络负载大小、丢包率变化和带宽分配公平性等因素进行自适应带宽分配的功能。通过基于NS-2的网络仿真,验证了所提出的基于认知的多信道接入算法和信道带宽自适应分配模型的有效性:在降低网络丢包率的同时,提高了网络吞吐量性能。第四,在分析了单信道AODV路由协议的实现过程与工作原理的基础上,对其进行了多信道功能的扩展,实现了适用于无线Ad hoc网络的多信道AODV路由协议。仿真结果证明扩展后的多信道AODV路由协议可以有效提高网络吞吐量性能。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 多信道无线Ad hoc 网络协议研究现状  12-17
    1.1.1 多信道无线Ad hoc 网络  12-14
    1.1.2 多信道无线Ad hoc 网络MAC 协议的研究现状  14-15
    1.1.3 多信道无线Ad hoc 网络路由协议的研究现状  15-17
  1.2 论文主要研究内容及组织结构  17-20
第二章 无线网络多信道MAC 协议与路由协议架构  20-32
  2.1 引言  20-24
  2.2 无线Ad hoc 网络多信道MAC 协议研究  24-29
    2.2.1 多信道MAC 协议简介  24-25
    2.2.2 多信道MAC 协议设计原理分析  25-29
  2.3 无线Ad hoc 网络多信道路由协议研究  29-30
    2.3.1 无线Ad hoc 多信道路由协议简介  29
    2.3.2 无线Ad hoc 网络多信道路由协议分析  29-30
  2.4 本章小结  30-32
第三章 基于忙音的多信道MAC 协议设计与实现  32-46
  3.1 引言  32-34
  3.2 多信道MAC 协议存在的问题与解决方案  34-36
    3.2.1 多信道的隐藏终端问题  34-35
    3.2.2 多信道的Deafness 问题  35-36
  3.3 忙音多信道MAC 协议设计  36-40
    3.3.1 准备工作  36-37
    3.3.2 忙音分析  37-38
    3.3.3 忙音多信道MAC 协议设计  38-40
  3.4 忙音多信道MAC 协议的性能仿真  40-43
    3.4.1 协议仿真模型及参数设置  40-41
    3.4.2 仿真结果及分析  41-43
  3.5 本章小结  43-46
第四章 基于信道带宽自适应的多信道MAC 协议设计与实现  46-60
  4.1 引言  46-48
  4.2 基于信道带宽自适应的多信道MAC 协议设计  48-53
    4.2.1 准备工作  48-49
    4.2.2 带宽自适应模型  49-51
    4.2.3 基于信道带宽自适应的多信道MAC 协议设计  51-53
  4.3 带宽自适应的多信道MAC 协议性能仿真  53-58
    4.3.1 多信道MAC 协议在节省带宽方面的性能仿真  53-56
    4.3.2 多信道MAC 协议在提高网络吞吐量方面的性能仿真  56-58
  4.4 本章小结  58-60
第五章 基于AODV 的多信道路由协议设计与实现  60-76
  5.1 引言  60-61
  5.2 多信道AODV 路由协议设计  61-72
    5.2.1 准备工作  61-65
    5.2.2 多信道多接口转换的实现  65-68
    5.2.3 多信道AODV 路由协议  68-72
  5.3 多信道AODV 路由协议的性能仿真  72-75
    5.3.1 链状拓扑网络  72-73
    5.3.2 格型拓扑网络  73-75
  5.4 本章小结  75-76
结束语  76-78
致谢  78-80
参考文献  80-86
作者在学期间取得的学术成果  86-88
附录A 缩略语表  88

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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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