【摘要】：近年來,無人機(jī)自組網(wǎng)(UAV Ad Hoc Network,UANET)系統(tǒng)是自組織網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究熱點。相比于傳統(tǒng)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò),UANET網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有更高的靈活性,在軍事、運輸、救援等方面都有很好的應(yīng)用前景。由于UANET中無人機(jī)節(jié)點具有較高的移動速度,導(dǎo)致通信鏈路的波動頻繁,進(jìn)一步影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,給節(jié)點間的業(yè)務(wù)傳輸帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在這種條件下,如何將有限的信道資源合理的分配給各個節(jié)點是解決問題的關(guān)鍵。目前,基于時分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)協(xié)議的時隙分配算法在無人機(jī)組網(wǎng)中應(yīng)用廣泛,但是隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的不斷增加與信道鏈路的頻繁中斷,組網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)性能嚴(yán)重下降,不能滿足低空高動態(tài)的環(huán)境下小型無人機(jī)組網(wǎng)的需求。因此,本文提出了基于信道中斷概率反饋的時隙分配算法。本文通過分析當(dāng)前基于時隙分配算法的TDMA協(xié)議在高動態(tài)環(huán)境下QoS性能低下的原因,從媒體訪問控制(Media Access Control,MAC)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮,結(jié)合TDMA協(xié)議展開資源調(diào)度算法的研究。針對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加導(dǎo)致MAC層處理不足,提出了MAC的雙層模型,提高了MAC存儲與運算能力。同時考慮到高動態(tài)環(huán)境下不同業(yè)務(wù)的緊急程度不同,因此針對不同業(yè)務(wù)劃分相應(yīng)的優(yōu)先級,并基于業(yè)務(wù)的優(yōu)先級設(shè)置相應(yīng)的閾值,網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時首先丟棄優(yōu)先級較低的數(shù)據(jù)包,一定程度上控制了網(wǎng)絡(luò)的流量,使系統(tǒng)的負(fù)載保持均衡。進(jìn)一步提出了雙緩存隊列的設(shè)計,使占用信道失敗或者因信道中斷而暫停傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)能在下一幀中有機(jī)會占用信道繼續(xù)發(fā)送,保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)發(fā)送的同時提高了系統(tǒng)的QoS性能。針對通信鏈路中斷頻繁的特點,基于信道鏈路中斷概率預(yù)測技術(shù),以概率值作為評估信道資源分配的參考指標(biāo)之一,一定程度上提高了信道的利用率。在此基礎(chǔ)上,提出了基于優(yōu)先級因子的時隙公平算法,解決了現(xiàn)有時隙分配算法節(jié)點間的資源分配不均問題,保證了業(yè)務(wù)的無沖突傳輸。最后,通過排隊論建立相應(yīng)的時隙分配算法模型,衡量該算法的網(wǎng)絡(luò)吞吐量、平均時延、丟包率等QoS指標(biāo)。仿真結(jié)果表明,該調(diào)度算法的性能指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有的動態(tài)時隙分配算法,并且改進(jìn)的時隙分配算法優(yōu)先保證了高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的QoS。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279;TN929.5

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本文編號：2725104