CSMA中退避算法的改进与仿真

论文摘要

在通信网络中，当两个或多个用户共享同一物理信道传输数据时，信息就会叠加，目的端就不能接收正确的数据，这时发送端必须重新传输，直到被成功接收。但是在任意两个终端都建立传输通路是不现实的，一方面是成本昂贵、扩展较难，另一方面就是通道的利用率会非常低。随机多址多址接入协议就是用来解决多个用户高效、公平的使用共享通信资源的一种技术。目前比较流行的随机多址系统是在总线以太网中使用的CSMA/CD多址系统和在无线局域网中使用的CSMA/CA多址系统，文中给出了CSMA/CD和CSMA/CA的基本原理，对CSMA/CD使用的截断二进制指数退避（TBEB）算法和CSMA/CA使用的二进制指数退避（BEB）算法进行了详细的分析。CSMA/CD和CSMA/CA广泛应用于计算机的媒体接入控制协议中，在轻负载的网络中，具有很好的性能。但是当网络负载重时，尤其是在实时性要求较高的网络中，信道的利用率就比较低，时延较大并且抖动较严重，不能有效处理动态网络中业务的突发性。为了有效改善以太网的延迟抖动性能，对以太网采用的TBEB算法进行改进，根据冲突情况，动态改变TBEB算法的上限值，给出状态转移和MAC进程图，网络仿真实验结果表明，时延降低了近50%，基本上消除了时延抖动。另外无线局域网的BEB退避算法不能保证用户接入的公平性，无法满足日益壮大的多媒体应用需求。本文在BEB退避算法的基础上，针对协议的发展状况和存在的不足，对常见的解决方案进行分析，最后根据网络业务的变化提出自适应退避算法，同时在数据帧的尾部添加信息位，指示其它节点随时更新退避计数器值，避免碰撞。结合理论分析和实验仿真结果表明，经改进后的BEB退避算法可有效地改善用户接入的公平性，从而满足信息时代的多媒体需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究范围和内容
• 1.4 本文的工作
• 1.5 论文结构
• 第2章 通信网络多址协议概述
• 2.1 网络参考模型
• 2.1.1 常用的网络参考模型
• 2.1.2 IEEE802 标准
• 2.2 多址协议概述
• 2.2.1 多址协议系统模型
• 2.2.2 多址协议的分类
• 2.3 完全随机多址协议
• 2.3.1 ALOHA 系统
• 2.3.2 时隙 ALOHA
• 2.4 载波侦听多址协议
• 2.4.1 非时隙 CSMA 协议
• 2.4.2 时隙 CSMA 多址协议
• 2.4.3 CSMA/CD 协议
• 2.5 随机接入系统关键算法
• 2.5.1 截断二进制指数退避算法
• 2.5.2 冲突分解算法
• 2.6 小结
• 第3章 随机多址技术的 OPNET 建模
• 3.1 OPNET 软件介绍
• 3.1.1 OPNET Modeler 10.0
• 3.1.2 Modeler 常用编辑器
• 3.2 OPNET ON/OFF 业务建模
• 3.3 ALOHA 协议建模
• 3.3.1 发信机进程模型
• 3.3.2 收信机进程模型
• 3.3.3 发信机节点模型
• 3.3.4 收信机节点模型
• 3.3.5 网络模型
• 3.4 CSMA 协议建模
• 3.4.1 发信机进程模块改动
• 3.4.2 节点模块改动
• 3.4.3 仿真结果分析
• 3.5 小结
• 第4章 CSMA 的仿真与改进
• 4.1 802.11 MAC 协议
• 4.2 DCF 协议
• 4.2.1 基本访问方式
• 4.2.2 RTS/CTS 方式
• 4.2.3 CSMA/CA 协议
• 4.3 CSMA 系统仿真与分析
• 4.3.1 CSMA/CD 仿真
• 4.3.2 CSMA/CA 仿真
• 4.4 CSMA/CD 的改进
• 4.4.1 CSMA/CD 改进的思路
• 4.4.2 CSMA/CD 改进的实现
• 4.4.3 改进后的 CSMA/CD 仿真分析
• 4.5 CSMA/CA 的改进
• 4.5.1 BEB 退避算法存在的问题
• 4.5.2 CSMA/CA 的改进
• 4.5.3 改进后的 CSMA/CA 仿真分析
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士期间发表论文及参加的科研项目