多信道自组织网络容量和路由协议研究

论文摘要

网络容量受限已成为大规模自组织(AdHoc)网络应用中的瓶颈问题。多信道技术允许多对节点在一个干扰范围内同时通信,能够有效的提高网络容量。然而,目前标准的AdHoc网络协议均是基于单信道,没有充分利用可用的频谱资源,因此如何制定标准的多信道AdHoc网络MAC和路由协议是一个值得研究的问题。本文首先分析了多信道AdHoc网络算法的研究现状及其问题,然后提出了基于马尔科夫链的多信道AdHoc网络吞吐量理论分析算法,通过仿真验证了理论分析结果与仿真结果的一致性,并且研究了吞吐量与信道数、数据分组长度、节点密度、信道切换时延等参数之间关系。最后,本文提出了一种新的基于多信道的Ad Hoc网络路由算法,该路由算法在路由发现过程中分配一条路径上每个链路所用的信道,有效的减少了链路间所用信道的冲突,并且无需改变MAC层的IEEE 802.11DCF,易于应用在现有的IEEE802.11硬件设备上。理论分析和仿真结果证明该路由算法能够显著的提高网络容量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 AdHoc网络概述
• 1.1.1 AdHoc网络简介
• 1.1.2 AdHoc网络体系结构
• 1.2 本文的研究背景及意义
• 1.3 本文的内容安排
• 第二章 多信道 Ad Hoc 网络算法的可行性和研究现状
• 2.1 多信道技术在AdHoc 网络中应用的可行性
• 2.1.1 物理层规范的支持
• 2.1.2 移动蜂窝网中多信道技术的支持
• 2.1.3 多信道AdHoc网络算法设计中的关键技术问题
• 2.2 多信道AdHoc网络MAC算法研究现状
• 2.2.1 多信道AdHoc网络MAC算法
• 2.2.2 全时段预约多信道多址接入方案设计中的问题
• 2.3 多信道Ad Hoc网络路由算法研究现状
• 2.3.1 单网卡多信道路由算法
• 2.3.2 多网卡多信道路由算法
• 2.3.3 多信道AdHoc网络路由算法设计中的问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 多信道 Ad Hoc 网络容量分析
• 3.1 AdHoc网络容量的定义及其受限因素
• 3.1.1 网络容量的定义
• 3.1.2 网卡数和信道数对网络容量的影响
• 3.2 基于IEEE802.11的多信道AdHoc 网络容量分析
• 3.2.1 全时段预约多信道多址接入方案
• 3.2.2 多信道饱和吞吐量分析
• 3.2.3 仿真结果与理论分析结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 一种新的基于多信道的 Ad Hoc 网络路由算法
• 4.1 问题分析
• 4.1.1 AODV路由协议的基本工作机制
• 4.1.2 MCRP 需要解决的问题
• 4.2 MCRP 具体描述
• 4.2.1 新建的数据结构
• 4.2.2 路由发现过程
• 4.2.3 多信道协商策略
• 4.2.4 路由维护
• 4.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果