一种新的Ad Hoc多信道接入协议的设计与仿真

论文摘要

随着信息技术和网络技术的快速发展,各式各样的网络已经出现在我们的生活之中并影响着我们的生活。网络已经无处不在,不断影响着世界的经济、政治和文化。无线网络是指通信的介质是电磁波等无线介质的网络。总体上可将无线网络分为两种,一种是有中心、有基础架构的无线网络;另外一种是没有中心、各个节点之间互相平等的无线网络,这种网络被称为Ad Hoc无线网络。Ad Hoc网络是一种多跳、自组织网络,每个节点之间互相平等,没有中心节点,节点也都是路由器。由于网络的健壮性和抗毁性,已经大量应用于国防和民用事业中。由于Ad Hoc网络是一种多跳网络,存在暴露终端和隐藏终端等问题,这将大大影响网络的性能,所以信道接入协议的研究就显得尤为重要。本文首先介绍了Ad Hoc网络的由来和特点,以及Ad Hoc的拓扑结构,分析了Ad Hoc应用的领域,并指出了研究的方向和趋势。随后重点研究了Ad Hoc的信道接入协议,结合以往研究Ad Hoc信道接入协议的研究方法,从信道数的不同分别介绍了各种单信道、双信道、多信道接入协议的原理和特点,以及这些协议如何通过改进来提高网络的性能。随后,从项目的实际背景出发,结合DCF协议的特点,在DCF协议的基础之上,改进DCF协议,设计了一种新的Ad Hoc多信道接入协议。从设计协议的原理着手,对协议设计的模式,节点发送和接收数据的流程都做了一一介绍,并对协议的性能做了理论分析,然后结合其它协议的特点,对本协议做出了评价,并提出了一些改进意见。为了验证本协议,在OPNET仿真软件上进行了协议的仿真,将本协议两种模式下的归一化吞吐量和延迟性能在不同的情况下做出了分析比较,提出了两种协议所适合的不同领域。随后以DCF协议作为参考,比较了本协议和DCF协议在低速、高速等不同情况下归一化吞吐量和延迟之间的差别。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 Ad Hoc 的由来
• 1.2 Ad Hoc 网络的信道接入协议的研究现状
• 1.3 Ad Hoc 信道接入协议的发展趋势
• 1.3.1 采用双信道或多信道
• 1.3.2 由发起者预约到接收者预约
• 1.3.3 功率损耗控制
• 1.3.4 定向天线设计
• 1.3.5 公平性研究
• 1.3.6 Qos 保证
• 1.4 本文内容介绍和章节安排
• 第二章 Ad Hoc 网络的特点及应用
• 2.1 Ad Hoc 的拓扑结构
• 2.1.1 对等式平面结构
• 2.1.2 分簇结构
• 2.2 Ad Hoc 的特点
• 2.2.1 无中心和自组织性
• 2.2.2 多跳性
• 2.2.3 网络拓扑变化频繁
• 2.2.4 能量有限
• 2.2.5 有限的安全性与服务质量
• 2.3 Ad Hoc 的应用
• 2.3.1 军事应用
• 2.3.2 个人通信
• 2.3.3 紧急和临时场合
• 2.3.4 其他应用
• 2.4 Ad Hoc 的研究方向和趋势
• 2.4.1 路由协议
• 2.4.2 功率控制
• 2.4.3 服务质量
• 2.4.4 安全性
• 2.4.5 信道接入协议
• 第三章 Ad Hoc 的信道接入协议研究
• 3.1 Ad Hoc 信道接入协议的分类
• 3.2 单信道接入协议
• 3.2.1 CSMA/CA
• 3.2.2 BTMA
• 3.2.3 RI-BTMA
• 3.2.4 MACA
• 3.2.5 MACAW
• 3.2.6 MACA-BI
• 3.2.7 FAMA
• 3.2.8 802.11 DCF
• 3.3 双信道接入协议
• 3.3.1 DBTMA
• 3.3.2 PAMAS
• 3.3.3 BAPU
• 3.3.4 PCMA
• 3.4 多信道接入协议
• 3.4.1 DPC
• 3.4.2 DCA
• 3.4.3 多信道CSMA
• 3.5 信道接入协议设计面临的挑战
• 3.5.1 不同的信道共享方式
• 3.5.2 暴露终端和隐藏终端
• 3.5.3 节点移动的影响
• 第四章 一种Ad Hoc 多信道接入协议的设计
• 4.1 本协议设计的前提
• 4.2 协议的原理
• 4.2.1 协议的两种模式
• 4.2.2 退避算法的选择
• 4.2.3 报文类型
• 4.2.4 收方决策的原则
• 4.2.5 节点状态转移
• 4.2.6 信道列表的维护
• 4.3 协议的理论分析
• 4.3.1 分组传输概率
• 4.3.2 归一化吞吐量
• 4.4 协议的评价
• 4.4.1 协议的优点
• 4.4.2 协议的缺点
• 4.5 协议的改进
• 4.5.1 由发起者预约到接收者预约
• 4.5.2 由接收方决策到发送方决策
• 4.5.3 释放信道方式的改进
• 4.5.4 退避算法的改进
• 第五章 多信道接入协议的仿真
• 5.1 仿真平台的选择
• 5.2 OPNET 仿真工具介绍
• 5.2.1 离散仿真机制
• 5.2.2 仿真调度机制
• 5.2.3 通信仿真机制
• 5.2.4 层次化建模技术
• 5.3 仿真系统的设计
• 5.3.1 网络层
• 5.3.2 节点层
• 5.3.3 进程层
• 5.3.4 参数设置
• 5.4 协议的仿真结果
• 5.4.1 协议的两种模式之间的比较
• 5.4.2 协议与DCF 协议之间的比较
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文