无线令牌环协议的仿真与优化

论文摘要

近些年来,无线网络的发展受到了越来越高的重视,由于其广泛的应用和灵活性,正在极大地改变着大众生活的方方而面。在无线网络,Ad hoc网络是一个非常重要的方面,它有几个主要特点：中心,自组织,多跳路由,动态拓扑结构,从而为网络基础设施的需求。由于这些特点,使它适合无法或不便预先铺设网络设施的场合,需要快速自动联网和其他场合。无线令牌环协议(WTRP)是一种新的分布式无线局域网(WLANs)媒体介入控制(MAC)协议,最初是基于IEEE802.4令牌总线MAC协议提出的。在IEEE802.11协议下,网络接入是基于竞争的,需要一个中心控制节点,而且在无线网络环境中,存在隐藏终端、部分连接和随机接入等一些问题；与IEEE802.11网络相比,WTRP可以就时延和预留带宽提供服务质量(QoS)保证,这在很多实时应用中相当重要。对比802.11,WTRP通过减少由于冲突带来的重传,提高了效率；而且所有的站点使用相同的时间长度的信道,更公平。依次在每个站点发送信息,并且发送达到特定的长度时间后放弃发送特权。由于不必所有的站点都相互连接或者连接到一个中心站点,所以WTRP是一种支持多种拓扑的分布式协议。对于单节点故障,WTRP的鲁棒性非常好,可以在同一时间从多个节点的故障中恢复。WTRP可以满足那些对有界时延、节点间带宽公平性和故障恢复时间有较严格要求的业务需求,而且可以进行一些拓扑与业务上的扩展。本文将在原有WTRP协议基础上百先进行仿真分析,进而搭建硬件半台进行组网分析测试、优化,以使其适合于实际应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 Ad hoc网络的应用前景
• 1.1.1 Ad hoc网络特点
• 1.1.2 Ad hoc网络的应用领域
• 1.2 MAC（Medium Access Control）协议
• 1.3 WTRP协议回顾
• 1.4 论文的研究目标及内容
• 1.4.1 Ad Hoc网络的研究现状
• 1.4.2 本文所做工作
• 第二章 WTRP的分析和研究
• 2.1 概述
• 2.2 系统构架
• 2.2.1 媒体接入控制（Medium Access Control）
• 2.2.2 信道分配器（Channel Allocator）
• 2.2.3 移动性管理（Mobility Manager）
• 2.2.4 准入控制（Admission Control）
• 2.2.5 监督管理（Policer）
• 2.2.6 管理信息库（Management Informati on Base（MIB））
• 2.3 定时器与帧格式
• 2.3.1 MIB参数
• 2.3.2 协议定义的定时器
• 2.3.3 帧格式
• 2.4 无线令牌环协议状态转移图
• 2.4.1 状态描述
• 2.4.2 操作类型
• 第三章 软硬件仿真实现平台简述
• 3.1 网络协议
• 3.1.1 OSI七层模型
• 3.1.2 TCP/IP协议
• 3.2 仿真与硬件实现平台
• 3.2.1 Linux操作系统简介
• 3.2.2 ARM开发板
• 3.2.3 Zigbee无线模块
• 3.2.4 8口路由器
• 3.2.5 硬件连接关系
• 第四章 协议仿真与优化
• 4.1 节点保存的数据
• 4.1.1 协议的参数
• 4.1.2 节点的信息
• 4.2 功能模块的实现
• 4.2.1 帧校验模块
• 4.2.2 接收控制模块
• 4.2.3 发送模块
• 4.2.4 状态转移机制
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 软件平台下不同拓扑结构组网分析
• 4.3.2 硬件仿真下协议运转情况分析
• 4.4 系统扩展
• 第五章 WTRP与CSMIA/CA的比较
• 5.1 CSMA/CA简介
• 5.2 吞吐量的比较
• 5.2.1 WTRP的吞吐量
• 5.2.2 CSMA/CA的吞吐量
• 5.3 时延的比较
• 5.3.1 WTRP的时延
• 5.3.2 CSMA/CA的时延
• 5.4 公平性的比较
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 下一步研究方向
• 参考文献
• 致谢