一种改进的Ad Hoc网络的节能MAC协议

论文摘要

无线移动自组网(Ad Hoc)是由一组带有无线通信收发装置的移动节点组成的一个多跳、临时、自组织,可以在任何时候、任何地点快速构建的移动通信网络。Ad Hoc网络中的每个节点可以自由移动,地位相等,由于其无需固定基础设施支持、能快速、简单组网,且具有自组织、自修复特性,因此正在成为下一代无线网络的有力竞争者。众所周知,移动Ad Hoc网络的终端设备(移动节点)都是由电池供电,其能量消耗的快慢关系到节点维持通信时间的长短,这是衡量移动Ad Hoc网络性能的重要参数。由于电池技术的发展近些年没有实质性的突破,节约能量成为了Ad Hoc网络协议设计中一个不可回避的热点问题。目前无线网络的节能措施主要采用两种方式:一种方式是采用功率控制,通过调整节点传输功率来降低能耗;另一种方式是通过动态关闭无线网卡、让节点选择性地进入休眠状态来节省不必要的能量开销。前者在某种程度可以有效地降低节点能耗,但是,它会造成节点之间各有不同的发送功率,产生所谓的非对称链路问题(ALP,:Asymmetric Link Problem),一旦处理不当,很可能导致网络中碰撞加剧,造成信息大量重传、消耗大量节点能量,从而抵消由于引入功率控制所带来的能耗的节省。论文采用了第二种节能方法,即让移动节点选择性休眠的方法来设计AdHoc网络的MAC层协议。作者深入的研究了已有的MAC层节能协议,如IEEE802.11协议和PAMAS协议。并在此基础上,提出了自己的新的节能方案。新的协议加入了Data Sending分组和Probe探测分组,前者包含有接下来要发送的数据的时间,这就使得发送节点的邻居节点接收到Data Sending分组后,能够知道其关闭信道的时间长度。后者主要用于节点探测当前邻居节点的状态。有利于减少竞争信道所产生的冲突。此外,新协议关闭节点在竞争信道(即处在除数据分组发送和数据分组接收外的其他状态)时的数据信道和周期性的关闭处于空闲状态的节点的控制信道都有利于能量的节省。论文通过NS网络模拟器对新协议进行模拟分析,充分证明了新协议的节能功效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1.研究背景
• 1.1.1.移动Ad Hoc网络的概念
• 1.1.2.移动AdHoc网络的发展历史
• 1.1.3.移动Ad Hoc网络的特点
• 1.1.4.移动Ad Hoc网络体系结构
• 1.2.移动Ad Hoc网络的研究热点及成果
• 1.3.作者的工作
• 1.4.论文结构
• 第二章 移动Ad Hoc网络MAC协议
• 2.1.移动Ad Hoc网络MAC协议的分类
• 2.2.移动Ad Hoc网络MAC协议面临的主要问题
• 2.2.1.隐藏节点和暴露节点问题
• 2.2.2.公平性
• 2.2.3.无线网络的能力
• 2.2.4.QoS问题
• 2.2.5.能量问题
• 2.3.几种典型的MAC协议
• 2.3.1.MACA协议
• 2.3.2.IEEE 802.11 MAC协议
• 2.3.3.FAMA协议
• 2.3.4.DBTMA
• 2.3.5.PAMAS
• 第三章 PAMAS-P协议
• 3.1.PAMAS-P协议
• 3.2.PAMAS-P协议的基本原理
• 3.3.PAMAS-P协议的描述
• 3.4.PAMAS-P协议的节能分析
• 3.4.1.信道关闭的条件
• 3.4.2.信道关闭时间的确定
• 3.4.3.关闭信道对传输时延和吞吐量的影响
• 第四章 基于NS的协议仿真
• 4.1.NS仿真环境简介
• 4.1.1.NS无线网络环境模块
• 4.1.2.NS体系结构
• 4.1.3.NS网络模拟一般方法
• 4.2.仿真环境参数设置
• 4.2.1.节点运动场景的生成
• 4.2.2.网络流量场景的生成
• 4.3.TCL仿真脚本
• 4.4.仿真结果与分析
• 第五章 总结与将来的工作
• 5.1.总结
• 5.2.将来的工作展望
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文及参与的科研项目
• 致谢