UWB Ad Hoc网络MAC协议和路由算法研究

论文题目: UWB Ad Hoc网络MAC协议和路由算法研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 通信与信息系统

作者: 杨彩玉

导师: 徐平平

关键词: 网络,超宽带技术,媒体接入控制,服务质量,路由协议

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 无线Ad Hoc网络无需固定基础设施的支持,具有布网方便快捷、可靠性高、灵活性强等众多优点。各种智能化、小型化的无线终端和智能家庭终端的大量出现,它们之间的信息共享与数据交换需求极大地推动了无线Ad Hoc网络的发展,使得无线Ad Hoc网络成为研究的热点之一。在此背景下,本论文在基于UWB技术的无线Ad Hoc网络媒体接入控制和路由算法方面进行了深入地研究。在第二章中,我们首先给出了媒体接入控制的基本概念,然后简单介绍几种常用的MAC层协议工作原理,尤其针对移动终端的发射功率各异,传输半径不同情况下的非对等网络,进行了改进型MAC层协议分析,剖析它们应用于UWB Ad Hoc网络时存在的问题以及它们解决隐式终端、显式终端的能力。在第三章中,我们研究了两个标准的MAC协议(IEEE 802.15.3中用到的CSMA/CA协议和U.C.A.N.项目用到的时隙ALOHA协议)在无线UWB网络中的性能。首先我们分别详细介绍了CSMA/CA协议和时隙ALOHA协议的工作流程。然后通过改变数据帧的长度和数据帧生成速率,观察两个协议的网络吞吐量和接入迟延的变化。同时也仿真了CSMA/CA在UWB网络和窄带网络中的性能并进行了分析。在第四章中,我们首先介绍了一下IEEE 802.15.3 MAC协议,并仔细研究它的联合过程,发现它的联合过程具有一定的局限性。利用UWB的精确定位能力,我们对IEEE 802.15.3 MAC协议的应用场景进行了扩展,提出了高级联合过程(AAP,Advanced Association Procedure),从而提高了IEEE 802.15.3 MAC协议的联合过程的性能。AAP具有三个显著的特点,它不但有效地利用了UWB提供的精确定位信息,而且将准退避算法和转发算法引入到MAC协议中。它不仅可以保证新节点能够加入这个piconet并与原来piconet中的节点通信,而且可以保证QoS需求。利用Matlab和OPNET等仿真软件对方案进行了仿真,并对仿真和分析结果进行了分析讨论。结果表明AAP比IEEE 802.15.3协议中的联合过程适应更广泛的现实应用场景,而且在UWB网络中,它包丢失率很低,增加的网络负载很小。第五章主要讨论的是UWB Ad Hoc网络的路由层的问题。首先分析了DSR (Dynamic Source Routing)、SMR(Split Multipath Routing)和AMR(Aggregated Multipath Routing)等路由协议存在的问题,然后在它们的基础上,提出了针对UWB Ad Hoc网络的新的路由协议。新路由协议试图在获得尽量多的网络路由信息的同时尽量减少由路由发现引起的过多的路由负载。仿真结果表明,新路由策略无论在吞吐量方面还是路由负载方面,都具有优异的性能。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超宽带网络结构及特点

1.3 论文的内容安排和研究成果

第二章 AD HOC网络的MAC协议综述

2.1 引言

2.2 MAC协议基本概念

2.3 分布控制的MAC层协议

2.3.1 协议简介

2.3.2 存在的问题和解决途径

2.4 局部集中控制的MAC协议

2.5 本章小结

第三章 UWB无线网络的MAC协议研究

3.1 引言

3.2 UWB网络的MAC协议

3.2.1 IEEE 802.15.3 MAC协议

3.2.2 U.C.A.N.的 S-ALOHA协议

3.3 仿真模型和性能分析

3.3.1 系统模型

3.3.2 基本分析

3.3.3 改变数据帧生成速率时两协议在UWB网络中的性能比较

3.3.4 改变数据帧长和网络负载时两协议在UWB网络中的性能比较

3.3.5 CSMA/CA协议在UWB网络和窄带网络中的性能比较

3.4 本章小结

第四章 IEEE 802.15.3 联合过程的改进

4.1 引言

4.2 IEEE 802.15.3 MAC 联合过程简介

4.2.1 简介

4.2.2 标准联合过程的问题

4.3 高级联合过程

4.4 性能分析

4.5 本章小结

第五章 UWB AD HOC网络的路由改进

5.1 引言

5.2 现存按需协议问题分析

5.3 超宽带多径路由算法介绍

5.3.1 路由发现

5.3.2 路由选择

5.3.3 路由维护

5.4 性能分析

5.4.1 仿真环境

5.4.2 结果与分析

5.5 本章小结

第六章 全文总结及展望

6.1 论文总结及论文的主要贡献

6.2 可进一步研究的一些问题

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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