移动Ad Hoc网络MAC协议研究 ——基于分布式并行的轮询接入

论文摘要

过去20年来，计算机技术、通信技术得到迅猛发展和广泛应用，极大地推动了社会的发展。在计算机通信网络发展过程中，轮询多址接入控制协议促进了网络的发展，成为IEEE802.3、802.11等协议标准的核心，对以太网、令牌环网、Internet、无线局域网和移动通信网络起到了重要的支撑作用。 在宽带无线通信领域，Ad Hoc网络是发展很快、应用也越来越普遍的一种网络形式。由于Ad Hoc网络的自组织特性，在设计分布式网络时，与之相适应的多址接入协议的好坏直接关系到系统的工作效率。典型的多址协议有固定分配、随机多址和轮询接入三种。目前，在分布式无线网络中使用的多址协议大多是基于带冲突避免和冲突分解的随机多址接入技术。随机多址接入技术可以克服固定分配多址协议中的资源浪费问题，然而，当用户数或业务量增加时，分组碰撞的概率也会随之增大，从而信息分组的平均等待时间变长，降低网络的吞吐量；采用传统的轮询方式可以避免分组碰撞的情况，并能保证多点大业务时系统稳定的吞吐量，但是在小业务量和业务量不均衡的情况下，由于无选择的依次服务，又会增大系统的时延。因此，研究多址协议对提高Ad Hoc网络的性能有着重要意义，文中作者重点研究了基于轮询接入的多址协议。 本文深入研究的内容：系统数学模型和相关性能参数解析式，为媒体接入控制协议MAC(Media Access Control)的应用和性能测试提供理论依据；基于分布式并行策略的轮询方式的多址协议的控制机制、接入方法、服务规则等。取得的创新性成果如下： (1) 提出了分布式并行控制机制 轮询是宽带无线网络MAC层重要的服务策略，能够提供较强的系统稳定性和高的系统吞吐量。本文提出了适用于移动Ad Hoc网络的分布式并行控制机制，解决了传统轮询网络如PCF(Point Coordination Function)以及无线令牌环协议WTRP(Wireless Token Ring Protocol)

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 无线接入技术现状及其研究意义
• 1.2 论文创新性研究内容及目标
• 1.3 本文主要内容及安排
• 第二章 Ad Hoc网络 MAC协议综述
• 2.1 Ad Hoc网络技术特征
• 2.1.1 Ad Hoc网络特征
• 2.1.2 Ad Hoc网络技术难点
• 2.2 无线组网的技术标准
• 2.2.1 IEEE802.11
• 2.2.2 IEEE802.11协议族
• 2.2.3 其它技术标准
• 2.3 无线网络 MAC接入技术
• 2.3.1 无线局域网基本接入方式
• 2.3.2 移动 Ad Hoc网络 MAC协议的研究进展
• 2.4 无线网络发展趋势
• 2.5 小结
• 第三章 分布式并行轮询控制策略
• 3.1 WTRP协议描述
• 3.1.1 WTRP控制机制
• 3.1.2 WTRP控制方法
• 3.2 DPWPAP协议描述
• 3.2.1 DPWPAP控制机制
• 3.2.2 节点间的多种连通结构及其接入
• 3.2.3 DPWPAP数据帧传输
• 3.2.4 DPWPAP子网间通信
• 3.2.5 DPWPAP帧格式
• 3.2.6 主要帧类型
• 3.3 小结
• 第四章 DPWPAP系统建模
• 4.1 周期查询技术
• 4.1.1 服务质量
• 4.1.2 周期查询接入控制
• 4.2 WTRP协议性能分析
• 4.2.1 WTRP系统数学模型
• 4.2.2 WTRP系统实验
• 4.3 DPWPAP协议性能分析
• 4.3.1 DPWPAP系统建模
• 4.3.2 WTRP与 DPWPAP系统实验分析
• 4.4 小结
• 第五章 基于分布式并行策略的动态优先级接入控制
• 5.1 DP-BSCP接入控制
• 5.1.1 DP-BSCP协议描述
• 5.1.2 DP-BSCP数据传输
• 5.2 DP-BSCP与 DPWPAP性能比较
• 5.2.1 系统仿真条件
• 5.2.2 实验结果分析
• 5.3 小结
• 第六章 分布式并行 Ad Hoc服务器网络模型
• 6.1 分布式并行服务器系统的技术优势
• 6.1.1 可靠性
• 6.1.2 可用性
• 6.2 DPACP网络模型
• 6.2.1 系统中的信息分类
• 6.2.2 网络服务模型
• 6.3 DPACP描述
• 6.3.1 AP工作方式 DPACP-AP
• 6.3.2 对等工作方式 DPACP-PP
• 6.4 DPACP-AP/PP协议性能分析
• 6.4.1 DPACP-AP系统信息流分析
• 6.4.2 DPACP-PP系统信息流分析
• 6.4.3 实验结果分析
• 6.5 WTRP、DPWPAP、DP-BSCP、DPACP综合性能分析
• 6.6 小结
• 第七章 移动 Ad Hoc网络 MAC协议设计相关问题
• 7.1 能量耗费问题
• 7.2 MAC协议对路由协议的影响
• 7.3 安全性
• 7.3.1 MANET面临的安全威胁
• 7.3.2 安全防范
• 7.3.3 物理层安全——混沌通信
• 7.4 小结
• 第八章 结论及进一步的工作
• 8.1 论文工作总结
• 8.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文