本文關(guān)鍵詞：基于定向天線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾年來(lái),由于無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)靈活性強(qiáng)、支持移動(dòng)性、易于迅速展開(kāi)、系統(tǒng)整體抗毀能力強(qiáng)和系統(tǒng)成本低等高實(shí)用性的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于災(zāi)難重建和營(yíng)救、數(shù)字化與自動(dòng)化戰(zhàn)場(chǎng)、農(nóng)業(yè)以及人民生活等網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中。然而,隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部署面積的擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)容量以及網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的增加,全向Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法得到滿足。因此引入定向天線,利用定向天線在天線增益、傳輸范圍和抗干擾能力的優(yōu)勢(shì),可以極大改善移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。然而在無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用定向天線,就不可避免的要重新設(shè)計(jì)接入?yún)f(xié)議,使定向天線的性能和優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮。因此本文對(duì)無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中定向接入機(jī)制進(jìn)行了研究。因?yàn)椴捎没诟?jìng)爭(zhēng)的CSMA協(xié)議會(huì)帶來(lái)碰撞問(wèn)題,以及考慮到網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性,本文的MAC協(xié)議選用TDMA算法進(jìn)行設(shè)計(jì),時(shí)隙的分布式分配通過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)的位置信息表完成。鄰居發(fā)現(xiàn)采用全向周期性發(fā)送hello包,接收節(jié)點(diǎn)接收hello包并通過(guò)更新位置信息表的方式發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn),與此同時(shí)介紹了不同的定向鄰居發(fā)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)的接入?yún)f(xié)議在每個(gè)時(shí)隙中增加一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)階段,可同時(shí)滿足最多2個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),以實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用。時(shí)隙競(jìng)爭(zhēng)階段,沒(méi)有采取以往傳統(tǒng)的CSMA競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,取而代之的是二進(jìn)制倒計(jì)時(shí)機(jī)制,利用節(jié)點(diǎn)MAC地址唯一性產(chǎn)生的忙音序列進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),完全避免了節(jié)點(diǎn)接入過(guò)程引起的碰撞和退避。本文還改進(jìn)了二進(jìn)制倒計(jì)時(shí)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)支持優(yōu)先級(jí)。本接入機(jī)制還具備有助于減小干擾、降低能耗的自適應(yīng)功率控制功能。本文最后理論分析了無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和平均發(fā)送時(shí)延,并在仿真軟件MATLAB上設(shè)置相應(yīng)場(chǎng)景對(duì)理論分析進(jìn)行驗(yàn)證,得到相似的仿真結(jié)果。還對(duì)本文提出的定向接入機(jī)制與傳統(tǒng)的全向TDMA接入機(jī)制、IEEE 802.11、DMAC和MMAC在NS2仿真軟件上進(jìn)行仿真對(duì)比。從結(jié)果得出,本文提出的基于定向TDMA協(xié)議在吞吐量、平均延時(shí)、丟包率和功率效率多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)性能上有顯著提高。
【關(guān)鍵詞】：TDMA 定向天線 無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 本論文的研究背景和意義11
• 1.2 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)引入定向天線11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀12-14
• 1.4 研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)及MAC協(xié)議簡(jiǎn)介17-24
• 2.1 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)概述17-22
• 2.1.1 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)17-18
• 2.1.2 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-20
• 2.1.3 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用20-21
• 2.1.4 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)21-22
• 2.2 經(jīng)典的MAC協(xié)議22-23
• 2.2.1 ALOHA協(xié)議22
• 2.2.2 載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)協(xié)議22
• 2.2.3 基于控制分組握手的訪問(wèn)控制協(xié)議22
• 2.2.4 IEEE 802.11協(xié)議22-23
• 2.2.5 忙音類(lèi)多址訪問(wèn)協(xié)議23
• 2.3 小結(jié)23-24
• 第三章 定向接入的研究與分析24-38
• 3.1 定向天線的模型分析24-29
• 3.1.1 定向天線的基本分類(lèi)24-26
• 3.1.2 定向天線的天線模型26-29
• 3.2 定向Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題29-31
• 3.2.1 聽(tīng)不見(jiàn)問(wèn)題29
• 3.2.2 隱藏終端問(wèn)題29-30
• 3.2.3 鄰居定位和鄰居發(fā)現(xiàn)問(wèn)題30-31
• 3.3 改進(jìn)的定向MAC協(xié)議31-37
• 3.3.1 基于隨機(jī)的定向MAC協(xié)議31-34
• 3.3.2 基于調(diào)度的定向MAC協(xié)議34-35
• 3.3.3 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)定向MAC協(xié)議的比較35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 基于TDMA定向MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)與理論分析38-57
• 4.1 基于TDMA定向MAC協(xié)議的場(chǎng)景38-40
• 4.1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>38-39
• 4.1.2 定向天線39
• 4.1.3 空間復(fù)用39-40
• 4.2 基于TDMA定向MAC協(xié)議的框架40
• 4.3 基于TDMA定向MAC協(xié)議的模塊40-47
• 4.3.1 同步40-41
• 4.3.2 鄰居發(fā)現(xiàn)41-43
• 4.3.3 自適應(yīng)功率控制43-44
• 4.3.4 時(shí)隙競(jìng)爭(zhēng)44-45
• 4.3.5 時(shí)序設(shè)計(jì)45-47
• 4.4 基于TDMA定向MAC協(xié)議的工作流程47-49
• 4.5 基于TDMA定向MAC協(xié)議的特點(diǎn)49-50
• 4.6 基于TDMA定向MAC協(xié)議理論分析50-53
• 4.6.1 網(wǎng)絡(luò)吞吐量50-52
• 4.6.2 平均延遲52-53
• 4.7 理論分析驗(yàn)證53-55
• 4.7.1 理論仿真場(chǎng)景設(shè)置53-54
• 4.7.2 理論仿真結(jié)果分析54-55
• 4.8 本章小結(jié)55-57
• 第五章 基于TDMA定向MAC協(xié)議的性能仿真57-69
• 5.1 NS2介紹57-60
• 5.2 場(chǎng)景設(shè)置60
• 5.3 仿真結(jié)果分析60-68
• 5.3.1 天線扇區(qū)數(shù)對(duì)性能的影響61-63
• 5.3.2 節(jié)點(diǎn)密度對(duì)性能的影響63-65
• 5.3.3 數(shù)據(jù)速率對(duì)性能的影響65-67
• 5.3.4 能量效率67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69
• 6.2 工作展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76

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