认知网络的多优先级接入机制

论文摘要

无线通信技术的发展及传输方式的多样化对网络的可靠性及资源的充分利用都提出了很高的要求。IEEE802.11e标准提供了目前语音和多媒体等应用需要的QoS；认知网络的提出有效地改善了频谱资源的利用率。本文的主要工作是研究无线局域网MAC层的EDCA和DCF接入机制及认知网络相关理论及结构,以此为基础可将EDCA机制引入认知网络中,预计这将会更好地保障多源、多速率服务的分级接入。认知网络允许主用户实时地进行数据包传输,主用户有独立的授权频段；而次用户(也称为认知用户)则要预测当前的网络条件,在不影响主用户的情况下,使用处于闲置状态的频谱进行数据传输。IEEE802.22无线标准是认知网络的一种典型应用。本文的创新点如下：首先,提出了将无线局域网EDCA机制应用于认知网络MAC接入机制的设想,为认知用户服务设置不同的优先级；其次,本文提出一种新的认知网络分等级接入控制算法,该算法采用门限机制、线性退避算法和延迟避免机制等控制接入,以提升吞吐量、时延等性能。最后,本文对NS2仿真工具进行了多接口多信道扩展,同时支持多优先级接入机制。主用户和认知用户均接入同一节点,此节点支持多信道多接口。实验结果表明,采用EDCA机制的认知网络性能比同等条件下DCF的要好,二者的频谱利用率都要高于非认知网络,且不会对主用户产生干扰。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 引言
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 论文研究内容
• 2 认知无线电概述
• 2.1 认知无线电的概念
• 2.1.1 Mitola定义的认知无线电
• 2.1.2 FCC定义的认知无线电
• 2.2 认知无线电基本术语
• 2.3 认知无线电研究模型
• 2.4 认知无线电的关键技术
• 2.4.1 频谱检测
• 2.4.2 频谱管理
• 2.4.3 频谱切换
• 2.5 认知无线的应用
• 2.5.1 军事
• 2.5.2 公共安全
• 2.5.3 商业
• 2.5.4 IEEE802.22工作组
• 2.5.5 IEEE802.16h工作组
• 2.5.6 DARPA XG
• 3 无线局域网DCF与EDCA
• 3.1 IEEE802.11 DCF
• 3.1.1 采用CSMA/CA机制的DCF
• 3.1.2 采用RTS/CTS机制的DCF
• 3.2 IEEE802.11e EDCA
• 3.3 流体分析模型
• 3.4 本章小结
• 4 认知网络结构及其改进
• 4.1 认知结构
• 4.2 认知网络机制
• 4.2.1 观察过程中建立邻居列表
• 4.2.2 计划阶段的竞争判断
• 4.2.3 决定阶段邀请保留过程
• 4.2.4 行动阶段的分布式帧同步
• 4.3 IEEE 802.22 MAC层结构
• 4.3.1 支持多信道
• 4.3.2 MAC层的超帧结构
• 4.3.3 网络接入与初始化
• 4.3.4 测量和频谱管理
• 4.4 仿真过程介绍
• 4.4.1 NSZ简介
• 4.4.2 Tcl程序
• 4.4.3 Trace文件简介
• 4.4.4 awk分析脚本
• 4.4.5 GnuPlotl具
• 4.4.6 集成运行脚本
• 4.5 EDCA系统仿真实验
• 4.5.1 建立EDCA的NSZ仿真环境
• 4.5.2 仿真结果
• 4.6 认知网络仿真实验
• 4.6.1 建立认知网络的NSZ仿真环境
• 4.6.2 仿真结果
• 5 结论
• 5.1 总结
• 5.2 进一步工作
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集