本文選題：高頻段組網(wǎng)波形　切入點(diǎn)：戰(zhàn)術(shù)無線通信網(wǎng)絡(luò)　出處：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍事信息化領(lǐng)域迅速發(fā)展。它是應(yīng)用于戰(zhàn)場環(huán)境下多跳的無中心的移動(dòng)無線自組織網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)、話音和視頻的一體化可靠傳輸。鏈路層接入訪問控制協(xié)議決定了戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接入無線信道的方式和它們能獲得的無線信道資源最大數(shù)量。優(yōu)化接入控制協(xié)議可以有效的提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)接入控制協(xié)議的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文主要針對戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)鏈路層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,重點(diǎn)研究了定向天線鄰居發(fā)現(xiàn)算法、分布式動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法、鏈路管理和隊(duì)列管理等。本文旨在設(shè)計(jì)一套基于定向天線空分復(fù)用思想的媒體接入控制協(xié)議,從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效重用,大幅提升戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的性能。文章提出了基于定向天線的媒體接入控制協(xié)議(DMAC),具體圍繞協(xié)議的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、協(xié)議框架設(shè)計(jì)、運(yùn)行邏輯設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)無線資源管理四個(gè)研究方向展開理論研究;改進(jìn)了現(xiàn)有鄰居發(fā)現(xiàn)算法、時(shí)隙分配算法、鏈路管理和隊(duì)列管理。文章主要研究工作和成果包括以下幾個(gè)方面:(1)創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了 DMAC協(xié)議,改進(jìn)了鏈路層的幀結(jié)構(gòu),提出了全向天線與定向天線協(xié)同工作的雙信道運(yùn)行模式。這種設(shè)計(jì)既解決了全向天線傳輸速率低、網(wǎng)絡(luò)容量小、干擾大的問題,又解決了定向天線的鄰居發(fā)現(xiàn)時(shí)間復(fù)雜度高的問題。(2)改進(jìn)了鄰居發(fā)現(xiàn)算法。鄰居發(fā)現(xiàn)是戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的前提和基礎(chǔ),USAP等協(xié)議的鄰居發(fā)現(xiàn)間隔時(shí)間較長,存在著邏輯鄰居關(guān)系和實(shí)際鄰居關(guān)系不同步的問題,DMAC協(xié)議有效的解決了這一問題。(3)優(yōu)化了分布式的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法,在USAP協(xié)議兩跳外時(shí)隙復(fù)用的基礎(chǔ)上,DMAC實(shí)現(xiàn)了一跳外的時(shí)隙復(fù)用,明顯提高了無線信道的資源利用率,從而提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力。此外,本文還設(shè)計(jì)了控制信令的分組報(bào)文格式,解決了復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下控制信令丟失導(dǎo)致的時(shí)隙資源沖突問題。為了對DMAC協(xié)議進(jìn)行評價(jià),本文在OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺下設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)高頻組網(wǎng)波形的網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點(diǎn)模型、進(jìn)程模型和天線模型。設(shè)計(jì)了多組仿真場景,將TDMA、USAP和本文提出的DMAC協(xié)議對比,收集并分析了三種協(xié)議的端到端延遲、吞吐量、時(shí)隙復(fù)用率、丟包率等重要網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)。結(jié)果表明DMAC協(xié)議相比TDMA和USAP性能明顯提升。
[Abstract]:In recent years, tactical Internet technology has developed rapidly in the field of military informatization. It is a multi-hop mobile wireless ad hoc network with no center in battlefield environment, which can realize data in complex battlefield environment. Integrated reliable transmission of voice and video. Link layer access control protocol determines the way in which mobile nodes access wireless channels in tactical internet and the maximum number of wireless channel resources they can obtain. Optimization of access control. The protocol can effectively improve the performance of the whole network. The research of tactical Internet access control protocol has important theoretical and practical significance. This paper mainly focuses on the key technologies of tactical Internet link layer. This paper focuses on the research of directional antenna neighbor discovery algorithm, distributed dynamic slot allocation algorithm, link management and queue management, etc. This paper aims to design a set of media access control protocol based on the idea of directional antenna spatial division multiplexing. In order to realize the efficient reuse of network resources and greatly improve the performance of tactical Internet, a media access control protocol based on directional antenna is proposed in this paper, which focuses on the system structure design and protocol framework design of the protocol. Four research directions of running logic design and dynamic wireless resource management are carried out, and the existing neighbor discovery algorithm and slot allocation algorithm are improved. Link management and queue management. The main research work and achievements in this paper include the following aspects: 1) innovative design of DMAC protocol to improve the frame structure of link layer. This paper presents a dual channel operation mode in which omnidirectional antenna and directional antenna work together. This design not only solves the problems of low transmission rate of omnidirectional antenna, small network capacity and large interference, but also solves the problems of low transmission rate of omnidirectional antenna, small network capacity and large interference. It also solves the problem of high time complexity of neighbor discovery for directional antenna. (2) improves neighbor discovery algorithm. Neighbor discovery is the premise of tactical Internet networking and the neighbor discovery interval is longer for the basic protocols such as USAP. There is a problem that logical neighbor relationship and actual neighbor relationship are out of sync. DMAC protocol solves this problem effectively.) the distributed dynamic slot allocation algorithm is optimized. On the basis of two-hop external time slot multiplexing (USAP) protocol, a one-hop time-slot multiplexing is implemented, which improves the resource utilization of wireless channel and improves the throughput of the network. In addition, a packet packet format for controlling signaling is also designed in this paper. In order to evaluate the DMAC protocol, this paper designs and implements the network model of high-frequency network waveform of tactical Internet based on OPNET network simulation platform. Node model, process model and antenna model. The simulation scenarios are designed. The end-to-end delay, throughput, time slot reuse rate of the three protocols are collected and analyzed by comparing TDMA-USAP with the DMAC protocol proposed in this paper. The results show that the performance of DMAC protocol is much better than that of TDMA and USAP.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.04

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本文編號：1655195