多射频收发器Ad hoc网络中若干关键技术研究

论文摘要

无线移动自组织网络是独立的网络自治系统，不依赖于固定主干网络，可提供有效的数据和多媒体通信服务。它使用无线通信技术，所有主机均可以移动。众所周知，无线系统是带宽受限系统，信道资源十分宝贵。提高无线资源的使用效率，系统的容量和传输质量，一直是研究的重要课题。改善多跳无线网络性能的方法有很多，如有向天线技术，改进的MAC协议和功率控制等，但它们都不能从根本上解决不断增长的无线业务对带宽的需求。另外，当前802．11、802．15．4等协议都提供了多个信道，鉴于此，研究人员提出采用多信道方案来解决竞争和冲突。一直以来，国内外的研究热点主要集中于在已有的单射频节点上修改适合多信道传输的MAC协议，研究人员通过修改现有的MAC协议来实现信道的协商、分配和节点的竞争接入。随着无线射频收发器硬件成本的降低和相关技术的发展，在一个Ad hoc网络节点上装备多个射频收发器正在成为可以接受的技术选择，所以采用多射频收发器的Ad hoc网络在未来有着广阔的发展前景。本文研究的主要内容是多射频收发器Ad hoc网络MAC协议和多射频收发器Ad hoc网络路由协议。多射频收发器多信道MAC协议不需要对现有的MAC协议进行修改，有效的降低了频繁的信道切换开销，不需要时钟同步，保持了与现有物理设备兼容的特性，能够充分利用多信道资源的优势来改善网络的性能。本文提出的信道分配方法在保持网络连通性的基础上能够简化信道分配，减少信道分配的冲突。多射频收发器多信道Ad hoc网络路由协议以跨层设计思想为指导，打破了有线网络中以最短跳数作为路由选择的主要依据，引入了新的路由度量参数。新的路由路由度量参数综合考虑了带宽、信道差异、射频切换时延、信道间干扰等链路参数及最小跳数等因素，能够准确的反映被选路由的链路质量，并能平衡信道间的负载。最后，通过理论分析与仿真实验验证了Ad hoc网络采用多射频收发器技术确实能够明显的提高网络的性能。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 AD HOC网络中若干关键问题
• 1.2.1 MAC协议
• 1.2.2 路由协议
• 1.2.3 服务质量
• 1.2.4 安全问题
• 1.2.5 功率控制
• 1.2.6 网络互联
• 1.3 课题研究背景
• 1.4 课题研究意义
• 1.4.1 多信道Ad hoc网络的意义
• 1.4.2 多射频Ad hoc网络的意义
• 1.5 课题研究内容
• 1.5.1 Ad hoc网络MAC协议
• 1.5.2 Ad hoc网络链路感知路由协议
• 第二章 单射频多信道AD HOC网络MAC协议
• 2.1 802.11 MAC协议的DCF机制
• 2.1.1 四握手机制
• 2.1.2 载波侦听机制
• 2.1.3 帧间间隔的定义
• 2.1.4 802.11节能机制
• 2.2 单射频多信道AD HOC网络MAC协议解决方案
• 2.3 MMAC协议
• 2.3.1 MMAC协议的假设前提
• 2.3.2 MMAC协议操作
• 2.3.3 MMAC协议的信道选择
• MAC协议'>2.4 LCM_MAC协议
• MAC协议的特点'>2.4.1 LCM_MAC协议的特点
• MAC协议操作流程'>2.4.2 LCM_MAC协议操作流程
• MAC协议中的问题'>2.4.3 LCM_MAC协议中的问题
• 2.4.3.1 与802.11的相似
• 2.4.3.2 自适应调度
• 2.4.3.3 性能的改善
• 2.4.3.4 饿死现象
• 2.5 仿真与实验分析
• 2.5.1 仿真参数的设置
• 2.5.2 仿真结果与分析
• 第三章 多射频多信道AD HOC网络MAC协议
• 3.1 引言
• 3.2 多射频多信道AD HOC网络MAC协议的设计
• 3.2.1 设计目标
• 3.2.2 信道分配存在的问题
• 3.3 动态信道分配AD HOC网络MAC协议
• 3.3.1 DCA协议基本思想
• 3.3.2 DCA协议操作流程
• 3.4 增强的面向接收方传输的AD HOC网络MAC协议
• 3.4.1 RDT协议
• 3.4.2 RDT协议存在的问题
• 3.4.3 xRDT协议
• 3.4.3.1 xRDT协议对RDT的改进
• 3.4.3.2 xRDT协议的详细操作
• 3.5 仿真与实验分析
• 第四章 单射频单信道AD HOC网络路由协议
• 4.1 AD HOC网络路由协议存在的问题
• 4.1.1 路由环路的避免
• 4.1.2 控制开销问题
• 4.1.3 对网络动态性的适应问题
• 4.2 AODV路由协议
• 4.2.1 基本思想
• 4.2.2 关键问题
• AODV路由协议'>4.3 LA_AODV路由协议
• 4.3.1 引言
• AODV协议'>4.3.2 LA_AODV协议
• 4.3.2.1 路由度量参数
• 4.3.2.2 路由选择机制
• 4.3.2.3 路由维护机制
• AODV在NS2中的实现'>4.4 LA_AODV在NS2中的实现
• 4.4.1 构建NS2中的跨层机制
• 4.4.2 NS2中实现信噪比的测量
• AODV路由选择的实现'>4.4.3 LA_AODV路由选择的实现
• AODV路由维护的实现'>4.4.4 LA_AODV路由维护的实现
• 4.5 仿真与实验分析
• 4.5.1 仿真环境配置
• 4.5.2 性能评价参数
• 4.5.3 α取值实验分析
• AODV与AODV仿真性能比较'>4.5.4 LA_AODV与AODV仿真性能比较
• 第五章 多射频多信道AD HOC网络路由协议
• 5.1 AD HOC网络的跨层设计
• 5.2 多射频多信道AD HOC网络路由协议设计
• 5.2.1 特殊的路由协议
• 5.2.2 信道射频资源的管理
• 5.2.3 影响路由的因素
• 5.2.4 问题的定义
• 5.2.5 MCMR协议的描述
• 5.2.5.1 引言
• 5.2.5.2 信道分配策略
• 5.2.5.3 启发式路由策略
• 5.3 MRMC协议的操作
• 5.3.1 信道切换
• 5.3.2 固定射频的管理
• 5.3.3 新的路由度量参数NRM
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间所发表的论文