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MANET中多信道访问控制协议（MCMP）的改进性研究

2020-11-27阅读(1045)

MANET中多信道访问控制协议（MCMP）的改进性研究

论文摘要

本论文所反映的研究工作的项目背景是四川省网络通信技术重点实验室与核工业部九院的合作预研项目“无人驾驶机群作战网络体系结构研究”。无人驾驶机群作战网络是一类特殊的移动自组织网络（MANET，Mobile Ad hoc NETwork）。无人驾驶飞机（UAV，Unmanned Aerial Vehicle）工作在敌对空间，速度要比普通的地面移动设备速度高。所以，本项目中的研究成果适用于其它类型的MANET。本文的主要工作是对基于多信道的信道接入控制（MAC，Medium Access Control）协议的改进。本文纵览了现有MAC协议并分析了MAC协议设计面临的问题；之后，深入分析了典型的单信道（如IEEE 802.11 DCF）及多信道MAC协议。为了解决隐藏终端和暴露终端的问题，基于Nakjung Choi等提出的多信道接入协议（MCMP，Multi-Channel MAC Protocol），笔者提出了改进的多信道接入协议（IMCMP，Improved MCMP）。在NS2（Network Simulator 2）下，笔者对单信道及多信道MAC协议进行了仿真实验。仿真实验结果表明：多信道MAC协议的性能优于单信道MAC协议：而IMCMP在分组投递成功率、分组平均发送延时及网络吞吐总量上，都要优于MCMP。这些性能的提升得益于以下方面的改进：a)信道表控制域的扩展；b)适用的信道编号方式；c)邻居通信队列机制；d)在数据信道进行ACK确认，以避免重传。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 本课题的研究背景
  • 1.2 国内外研究现状与本课题的研究意义
  • 1.3 笔者的工作及贡献
  • 1.4 论文组织结构
  • 第2章 Ad Hoc网络 MAC协议面临的问题分析
  • 2.1 信道接入协议简介
  • 2.2 Ad Hoc网络信道接入协议设计面临的问题
  • 2.2.1 隐藏终端和暴露终端问题
  • 2.2.2 节点的公平接入问题
  • 2.2.3 QoS保障问题
  • 2.2.4 功率控制问题
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 Ad Hoc网络 MAC协议及其改进
  • 3.1 IEEE802.11 DCF简介
  • 3.1.1 网络分类
  • 3.1.2 控制分组报头结构
  • 3.1.2.1 公共分组控制域
  • 3.1.2.2 RTS分组报头
  • 3.1.2.3 CTS分组报头
  • 3.1.2.4 ACK分组报头
  • 3.1.3 载波侦听机制
  • 3.1.4 帧间间隔机制
  • 3.1.5 工作原理
  • 3.2 MCMP简介
  • 3.2.1 控制分组结构
  • 3.2.2 信道表结构
  • 3.2.3 工作原理
  • 3.3 IMCMP介绍
  • 3.3.1 信道表结构
  • 3.3.2 信道编号方式
  • 3.3.3 控制分组结构
  • 3.3.4 邻居通信队列
  • 3.3.5 工作原理
  • 3.3.6 退避及时间设置
  • 3.3.6.1 收到RTS分组
  • 3.3.6.2 收到CTS分组
  • 3.3.6.3 收到CONFIRM分组
  • 3.3.6.4 收到其它分组
  • 第4章 IMCMP仿真实验设计
  • 4.1 NS无线网络模型
  • 4.1.1 NS对象模型
  • 4.1.2 NS的Monarch扩展
  • 4.2 802.11的 NS实现介绍
  • 4.2.1 报头及分组处理
  • 4.2.1.1 分组对象
  • 4.2.1.2 802.11 MAC报头
  • 4.2.1.3 报头的访问
  • 4.2.2 载波侦听机制的实现
  • 4.2.3 802.11的定时器
  • 4.2.3.1 定时器的工作原理
  • 4.2.3.2 802.11的定时器
  • 4.2.4 分组的处理过程
  • 4.2.4.1 发送发组
  • 4.2.4.2 接收分组
  • 4.3 实现多信道支持
  • 4.3.1 OTcl实现
  • 4.3.2 C++实现
  • 4.3.2.1 MAC层的下行链路
  • 4.3.2.2 节点的信道及网络接口切换
  • 4.3.2.3 信道的节点链表维护及数据传输
  • 4.4 MCMP的 NS实现
  • 4.4.1 报头的定义
  • 4.4.2 定时器
  • 4.4.3 分组的处理过程
  • 4.4.3.1 发送分组
  • 4.4.3.2 接收分组
  • 4.5 IMCMP的 NS实现
  • 4.5.1 报头的定义
  • 4.5.2 定时器
  • 4.5.3 邻居通信队列
  • 4.5.4 分组的处理过程
  • 4.4.3.1 发送分组
  • 4.4.3.2 接收分组
  • 第5章 仿真与实验结果分析
  • 5.1 NS仿真
  • 5.1.1 NS仿真过程
  • 5.1.2 实验公共参数的选取
  • 5.1.3 性能衡量指标
  • 5.2 仿真实验:不同分组生成速率下的性能对比
  • 5.3 仿真实验:不同数据源数目下的性能对比
  • 5.4 仿真实验:突发数据业务下的性能对比
  • 5.5 仿真实验: MCMP与IMCMP不同信道数目下的性能对比
  • 结论及展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文

    • 相关论文文献

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