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Ad hoc网络多信道MAC协议研究与设计

作　者: 方理才
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网络多信道异步媒介访问控制
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 73次
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内容摘要

Ad hoc网络是由若干无线节点构成的一个无中心的、多跳的、自组织的对等式通信网络,各个节点既可以作为主机,又可以作为路由器转发其他节点的数据。因其能够快速、灵活、方便地支持用户的移动性,并能够实现最广泛的、完全意义上的连续、无缝多媒体通信,使它成为无线通信的研究热点。Ad hoc网络是一个复杂的系统,所涉及的研究内容非常广泛,媒介访问控制(MAC)协议的设计是Ad hoc网络的关键技术之一,直接影响到网络的性能,比如吞吐量,延时,丢包率等等。同时,随着无线通信设备的迅速普及,无线信道成为日益紧缺的自然资源。因此,Ad hoc网络与多信道相结合的技术,引起了学术界和工业界的高度重视。多信道Ad hoc网络既能适应无线信道的变化,也能适应网络拓扑的变化,因此可以大幅度提高信道利用率。由于多信道Ad hoc网络自身的一些特性,使得多信道MAC协议的设计面临许多新的富有挑战性的技术问题。因此,本文对多信道Ad hoc网络MAC协议进行了深入研究。本文首先介绍了Ad hoc网络的发展史、特点、结构以及目前研究的重点;接着,研究了Ad hoc网络的MAC协议,分别对单信道、双信道、多信道MAC协议进行了深入的研究;最后,分别提出了基于邻居节点合作策略的多信道异步MAC协议和基于节点物理地址的多信道异步MAC协议,仿真结果表明,提出的协议均有效地提高了网络平均吞吐量,降低了数据包平均延迟。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
图表目录  9-11
注释表  11-12
第一章绪论  12-21
  1.1 Ad hoc 网络概述  12-18
    1.1.1 Ad hoc 网络的发展历史  13-14
    1.1.2 Ad hoc 网络的特点  14-15
    1.1.3 Ad hoc 网络的结构  15-17
    1.1.4 Ad hoc 网络的应用领域  17-18
  1.2 Ad hoc 网络研究重点  18-19
  1.3 本文的工作及论文结构  19-21
第二章 Ad hoc 网络MAC 协议研究  21-35
  2.1 Ad hoc 网络MAC 协议的分类  21
  2.2 单信道MAC 协议  21-23
    2.2.1 CSMA/CA  21-22
    2.2.2 BTMA  22
    2.2.3 IEEE 802.11 DCF  22-23
  2.3 双信道MAC 协议  23-25
    2.3.1 DBTMA  23-24
    2.3.2 PAMAS  24
    2.3.3 PCMA  24-25
  2.4 多信道MAC 协议  25-34
    2.4.1 多信道概述  25
    2.4.2 简单多信道MAC 协议  25-26
    2.4.3 多信道面临的问题  26-27
      2.4.3.1 多信道隐藏终端问题  26-27
      2.4.3.2 接收端“聋”问题  27
      2.4.3.3 信道选择问题  27
    2.4.4 多信道MAC 协议分类  27-30
      2.4.4.1 根据收发机数目分类  28
      2.4.4.2 根据同步与否分类  28
      2.4.4.3 根据控制信息传递方式分类  28-30
    2.4.5 同步多信道MAC 协议  30-32
    2.4.6 异步多信道MAC 协议  32-34
      2.4.6.1 McCSMA  32
      2.4.6.2 DCA  32-33
      2.4.6.3 AMCP  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章基于邻居节点合作策略的异步多信道 MAC 协议  35-56
  3.1 引言  35-36
  3.2 IEEE 802.11 DCF 协议  36-43
    3.2.1 载波监听机制  37
    3.2.2 帧优先级  37-38
    3.2.3 CSMA/CA 机制  38-42
    3.2.4 帧格式  42-43
  3.3 CAMMAC 协议描述  43-47
    3.3.1 协议设计思想  43-45
    3.3.2 协议操作方法及步骤  45-47
  3.4 仿真环境  47-49
    3.4.1 GloMoSim 体系结构  48
    3.4.2 GloMoSim 事件调度  48-49
    3.4.3 GloMoSim 层之间的交互  49
    3.4.4 GloMoSim 多信道平台的搭建  49
  3.5 仿真与结果分析  49-55
    3.5.1 休眠因子P 对协议性能影响  50-52
    3.5.2 类IA 拓扑结构仿真结果  52-53
    3.5.3 复杂三角拓扑结构仿真结果  53-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章基于节点物理地址的动态多组异步多信道MAC 协议  56-66
  4.1 引言  56-57
  4.2 DMAM-MAC 协议描述  57-60
    4.2.1 协议设计思想  57-59
    4.2.2 协议操作方法及步骤  59-60
  4.3 仿真与结果分析  60-65
    4.3.1 单跳拓扑仿真结果  60-62
    4.3.2 参数Max_CPN 对协议性能的影响  62
    4.3.3 信道数目和信道切换对协议性能的影响  62-64
    4.3.4 复杂三角拓扑仿真结果  64-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章总结与展望  66-68
  5.1 总结  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
在学期间的研究成果及发表的学术论文  74

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