Ad hoc网络中一种混合MAC协议的研究

论文摘要

移动自组织网络（Ad hoc网络）是一种具有高度动态拓扑结构的无线分组网络。Ad hoc网络不需要固定通信设施的支持,网络节点既是通信终端又是路由器,能随着节点的加入、离开、移动进行自组织、自管理。尽管Ad hoc网络最初的目的是为了满足军事通信的需要,但随着研究的深入,人们发现Ad hoc网络也可广泛地应用于诸如紧急搜救、临时会议、无线家庭网络等民用通信领域。在Ad hoc网络协议栈中,媒体接入控制（MAC）协议运行在物理层之上,是所有报文在无线信道上发送和接收的直接控制者,是Ad hoc网络中的关键技术问题之一。论文针对Ad hoc网络中的MAC协议进行了深入研究。MAC协议解决如何使多个节点高效、合理地共享有限的无线资源,它的好坏直接影响到网络吞吐量、时延等性能指标的优劣,对Ad hoc网络的性能起着决定性的作用。根据信道访问策略不同,把现有的Ad hoc网络MAC协议分为3类:竞争类协议、分配类协议和混合类协议。其中混合类MAC协议能够保持所组合的各个协议的优点,同时又能避免所组合的各个协议的缺陷。以在不同负载下提供较高系统性能为研究目的,参考已提出的MAC协议和研究经验,论文提出了一种基于时分多址访问（TDMA）和载波监听多址访问/冲突避免（CSMA/CA）的混合型MAC协议-MHTDMA。MHTDMA根据网内节点的竞争情况来调整节点的信道访问策略。在低负载下,MAC机制表现为CSMA/CA。在高负载下,MAC机制表现为动态TDMA并在初始阶段采用GPS实现全局同步,以后则运行低成本的本地同步方法。该协议通过结合TDMA和CSMA/CA两种协议,兼有它们的优势同时弥补它们之间的不足,使其适应负载易变的网络环境从而提高系统总体性能。在协议算法的理论基础上,使用网络模拟器（NS2）对该协议进行了有效的仿真,仿真实验结果表明MHTDMA协议提高了网络吞吐量并降低了平均接入时延。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 AD HOC 网络的应用前景
• 1.3 AD HOC 网络的特征
• 1.4 AD HOC 网络的研究热点
• 1.5 论文的主要安排
• 第二章 AD HOC 网络的MAC 协议
• 2.1 需要解决的主要问题
• 2.2 MAC 协议设计要求
• 2.3 AD HOC 网络中MAC 协议的分类
• 2.4 几种典型的AD HOC 网络MAC 协议
• 2.4.1 竞争类MAC 协议
• 2.4.2 分配类MAC 协议
• 2.4.3 混合类MAC 协议
• 2.5 本章小结
• 第三章 AD HOC 网络中一种混合MAC 协议
• 3.1 研究内容
• 3.1.1 选择混合MAC 协议
• 3.1.2 相关研究工作
• 3.2 MHTDMA 协议描述
• 3.2.1 帧和时隙结构
• 3.2.2 运行模式
• 3.2.3 时隙分配
• 3.2.4 本地时隙同步机制
• 3.2.5 数据发送过程
• 3.2.6 时隙释放
• 3.3 吞吐量分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 网络仿真与性能分析
• 4.1 网络仿真技术
• 4.1.1 网络仿真的主要应用
• 4.1.2 网络仿真技术的特点
• 4.1.3 网络仿真过程
• 4.1.4 主流网络仿真软件平台
• 4.1.5 网络仿真软件比较
• 4.2 NS2 网络仿真软件
• 4.3 网络性能评价指标
• 4.4 MHTDMA 仿真建模
• 4.5 仿真实验数据及性能分析
• 4.5.1 网络吞吐量
• 4.5.2 平均接入时延
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文