基于UWB技术的高速无线个域网MAC协议研究

论文摘要

新兴的高速无线个域网具有比蓝牙更高的数据速率、更全面的业务及服务质量支持、更短的连接时间等特点,得到了业界的广泛关注。超宽带技术在与其它通信系统共存的情况下能够提供低功耗、高速率的数据传输,已逐渐成为无线通信领域研究、开发的一个热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。基于超宽带技术的高速无线个域网将满足人们对更高速数据速率的需求,具有广泛的应用前景。然而,数据速率的提高并不意味着网络性能的提高,优化的网络性能需要一套完善的无线媒体接入控制技术来有效地使用无线信道及协调网络内各个设备之间的通信。无线媒体接入控制协议,以提高系统吞吐量、保证公平性和可靠性、降低接入时延为主要目标。本文对超宽带高速无线个域网的媒体接入控制协议进行了深入的研究和分析。目前应用于高速无线个域网的媒体接入控制协议主要是IEEE 802.15.3媒体接入控制协议。但由于超宽带信号的特殊性,IEEE 802.15.3媒体接入控制协议应用于超宽带高速无线个域网时会出现一些不足。本文针对基于超宽带技术的IEEE 802.15.3媒体接入控制协议竞争接入期的CSMA/CA机制的缺点,提出了一种改进的信道接入机制。并利用NS-2网络仿真软件对其性能进行了仿真。仿真结果表明改进的信道接入机制能够获得更好的吞吐量及时延特性。本文还针对可变比特率业务流的特性提出了一种改进的信道时间分配期的信道时间分配算法。仿真结果表明在可变比特率业务流中,改进的算法使系统的吞吐量、延迟时间及丢包率都更优。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的工作
• 第2章 超宽带高速无线个域网概述
• 2.1 UWB无线通信技术概述
• 2.1.1 UWB无线通信发展简介
• 2.1.2 UWB技术的特点
• 2.2 高速无线个域网概述
• 2.3 基于UWB技术的高速无线个域网
• 2.3.1 超宽带高速无线个域网概述
• 2.3.2 超宽带高速无线个域网的两种UWB物理层技术
• 2.3.3 超宽带高速无线个域网的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 无线网络的MAC协议研究
• 3.1 基本概念
• 3.2 衡量MAC协议性能的指标
• 3.3 影响MAC协议性能的因素
• 3.3.1 隐藏终端与暴露终端问题
• 3.3.2 MAC协议的QoS保障
• 3.3.3 MAC协议中的功率控制
• 3.4 MAC协议的分类
• 3.5 本章小结
• 第4章 超宽带高速无线个域网MAC协议的改进
• 4.1 IEEE 802.15.3标准MAC协议
• 4.1.1 微微网
• 4.1.2 超帧
• 4.1.3 设备之间的数据通信
• 4.1.4 功率控制管理
• 4.1.5 安全功能
• 4.2 基于UWB技术的IEEE 802.15.3 MAC协议的不足与可能改进
• 4.3 竞争接入期的信道接入机制的改进
• 4.3.1 CSMA/CA信道接入机制
• 4.3.2 研究动机
• 4.3.3 改进的信道接入机制
• 4.4 信道时间分配期的信道时间分配算法的改进
• 4.4.1 pTDMA信道时间分配算法
• 4.4.2 研究动机
• 4.4.3 改进的信道时间分配算法
• 4.5 本章小结
• 第5章 网络仿真及性能分析
• 5.1 IEEE 802.15.3 MAC协议的网络仿真
• 5.1.1 NS-2简介
• 5.1.2 MAC协议仿真步骤
• 5.1.3 IEEE 802.15.3 MAC协议的NS-2实现
• 5.2 超宽带高速无线个域网仿真场景
• 5.2.1 仿真场景设置
• 5.2.2 仿真场景的NS-2实现
• 5.3 信道接入机制改进方案仿真及性能分析
• 5.3.1 仿真参数设置
• 5.3.2 仿真性能指标介绍
• 5.3.3 仿真及性能分析
• 5.4 信道时间分配算法改进方案仿真及性能分析
• 5.4.1 仿真业务流参数介绍
• 5.4.2 CBR业务流仿真及性能分析
• 5.4.3 VBR业务流仿真及性能分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢