Ad-Hoc网络多信道MAC层协议的信道分配问题的研究

论文摘要

随着移动分布式自组网Ad-Hoc网络技术的迅速发展,对于作为Ad-Hoc网络的一个重要组成部分的基于Ad-Hoc网络的媒质接入控制（Media Access Control,MAC）协议的研究变得可行与必要。多信道MAC协议中将信道带宽划分为逻辑上独立的多个子信道来增加网络能力,使用多信道可以令多个节点在不同的信道上同时进行并行地传送数据。这种并行的机制增加了网络吞吐量,同时减少了网络时延。因此多信道MAC协议相比单信道MAC协议在网络性能上具有明显优势,所以本文的研究是在多信道的MAC协议基础上展开的。不同的多信道MAC协议之间的区别在于如何为多个节点分配信道和如何解决在一条信道上潜在的冲突问题,即信道分配问题与接入控制问题,本文的研究重点就在于如何处理好上述两个问题,从而获得更优的网络性能。在多跳的分布式无线Ad-hoc网络中,无线信道资源是有限而宝贵的,为了更加有效的利用无线信道资源并获得更好的网络性能,本文提出了一种新型的多信道的媒质接入控制协议,即接收者视角优先动态信道分配协议（Receiver-viewed Multi-channel Dynamic Allocation,RMDA）。对现有的多信道MAC协议存在的问题进行分析,并提出新的设计思想。在RMDA协议中,每个节点实时的将当前状态信息发送给邻居节点,并以接受者的视角结合邻居状态列表来选择通信的数据信道,减少冲突发生的概率,从而更有效的使用多信道增加了网络吞吐量。另外,该协议明显地改善了数据包时延等网络性能,特别是当网络负载很大的情况下。本文在OPNET仿真软件平台上将新提出的RMDA协议与现有的多信道MAC协议如DCA协议和MMAC协议的在各种网络条件下进行对比实验。仿真结果展示出本文提出的RMDA协议是一个获得较高网络能力的多信道MAC协议,为多信道MAC协议的研究和发展提供一个新的思考视角。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.2 研究现状分析
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文结构
• 第2章 多信道MAC层协议基本原理
• 2.1 信道分配策略的分类
• 2.1.1 信道分配策略介绍
• 2.1.2 颗粒度分类研究问题
• 2.2 面向数据包信道分配策略
• 2.2.1 面向数据包信道分配策略介绍
• 2.2.2 DCA协议
• 2.2.3 其他面向数据包的多信道MAC协议
• 2.3 面向链接信道分配策略
• 2.3.1 面向链接信道分配策略介绍
• 2.3.2 MMAC协议
• 2.3.3 其他面向链接的多信道MAC协议
• 2.4 面向流信道分配策略
• 2.5 本章小结
• 第3章 一种新型的多信道MAC协议的设计
• 3.1 RMDA协议简介
• 3.2 RMDA协议的设计
• 3.2.1 RMDA协议的设计思想
• 3.2.2 RMDA协议的算法描述
• 3.2.3 RMDA协议的特点
• 3.3 建立协议的数学模型
• 3.3.1 建立RMDA协议的模型
• 3.3.2 建立DCA协议的模型
• 3.3.3 建立MMAC协议的模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 多信道MAC协议仿真及数据分析
• 4.1 RMDA协议的仿真实现
• 4.1.1 RMDA协议网络模型设计
• 4.1.2 RMDA协议节点模型设计
• 4.1.3 RMDA协议进程模型设计
• 4.2 DCA协议的仿真实现
• 4.2.1 DCA协议网络模型设计
• 4.2.2 DCA协议节点模型设计
• 4.2.3 DCA协议进程模型设计
• 4.3 MMAC协议的仿真实现
• 4.3.1 MMAC协议网络模型设计
• 4.3.2 MMAC协议节点模型设计
• 4.3.3 MMAC协议进程模型设计
• 4.4 仿真结果及分析
• 4.4.1 仿真原理和方法
• 4.4.2 仿真结果和分析
• 4.4.3 多种网络条件下RMDA协议的网络性能研究
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢