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WPAN网络信标期改进以及多信道实现

作　者: 陈伟
导　师: 周正；邹卫霞
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电路与系统
关键词: 无线个域网 ECMA 信标期融合信标时隙复用多信道
分类号: TN925.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

信标期的应用对于分布式网络中节点的加入具有至关重要的作用。而信标期只能进行信标帧发送的特点,使得信标期成为无线个域网(Wireless Personal Area Network, WPAN)媒体接入子层的主要开销,因此如何在保证节点无冲突接入网络的同时尽量减小信标期的长度,是WPAN网络的重要研究内容。本文选题来源于华为基金,具有重要的理论意义和应用前景。本文通过对IEEE802.15.3a的介绍和分析,指出集中式网络在无线个域网中的局限性,接下来分析了采用分布式结构的ECMA标准良好的鲁棒性和可扩展性,同时分析了无线个域网存在的挑战和研究热点。接下来,通过对信标期融合算法的研究发现,现有的方案由于不合理的信标时隙重定位,造成了在信标期融合期间信标期长度明显增长,影响网络的稳定时间。本文利用信标时隙的空间复用的特性提出了一种新的信标时隙重定位方法,优化信标期融合方案。经过分析和仿真验证,改进方案在信标期融合可以有效降低信标期的长度,同时网络稳定时间也显著降低。本文对单信道无线网络中普遍存在的隐藏终端和暴露终端问题进行了研究,并指出该问题行之有效的解决方法是采用多信道设计。针对ECMA标准物理层特点,提出了WPAN网络中基于跳频序列实现正交多信道的方法,并主要对多信道信标期的设计进行了研究,综合各种因素,提出一种采用分布式信标期的多信道方案。经过仿真验证,该方案可以有效减少信标期的长度,同时提高了吞吐量。论文最后对全文进行了总结,并对与论文研究方向相关的领域进行了展望。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章概述  8-12
  1.1 UWB的定义  8-9
  1.2 UWB标准演进  9-10
  1.3 本文研究内容  10-11
  1.4 章节安排  11-12
第二章 ECMA标准分析  12-19
  2.1 IEEE802.15.3a标准  12-13
  2.2 ECMA标准  13-16
  2.3 WPAN网络存在的挑战  16-19
    2.3.1 数据传输效率提高问题  16-17
    2.3.2 多跳路由问题  17-18
    2.3.3 其他问题  18-19
第三章 ECMA标准MAC层组网分析  19-37
  3.1 ECMA标准信标期组网技术  19-24
    3.1.1 信标帧格式  20-21
    3.1.2 信标加入  21
    3.1.3 信标期压缩  21-23
    3.1.4 信标期融合  23-24
  3.2 ECMA信标期存在的问题  24-28
  3.3 快速信标期融合方案  28-36
    3.3.1 ECMA标准信标期融合方案分析  28-29
    3.3.2 改进的信标期融合方案  29-32
    3.3.3 性能仿真  32-36
  3.4 信标期融合方案总结  36-37
第四章多信道网络信标期的设计  37-51
  4.1 多信道提出的背景  37-41
    4.1.1 隐藏终端和暴露终端  37
    4.1.2 解决隐藏终端和暴露终端的方法  37-39
    4.1.3 多信道方案  39-40
    4.1.4 ECMA多信道实现的必要性  40-41
  4.2 多信道信标期设计考虑因素的问题  41
  4.3 基于ECMA标准的多信道设计  41-47
    4.3.1 ECMA标准下的多信道实现  41-43
    4.3.2 ECMA标准多信道MAC层设计  43-47
  4.4 性能分析与仿真  47-49
  4.5 小结  49-51
第五章总结与展望  51-53
  5.1 本文工作  51-52
  5.2 下一步研究方向  52-53
参考文献  53-55
致谢  55-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56

WPAN网络信标期改进以及多信道实现

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