臨近空間網(wǎng)絡(luò)以其覆蓋范圍廣、傳輸延遲小、機(jī)動(dòng)靈活、便于部署、抗毀性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),逐漸成為實(shí)現(xiàn)高效可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴堰x擇之一,已在應(yīng)急通信及軍事通信等場(chǎng)景下得到廣泛的應(yīng)用。由于臨近空間網(wǎng)絡(luò)中的信道資源是有限的,合理的媒體接入控制(Media Access Control,MAC)協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)高效的無線信道資源共享。本文面向臨近空間網(wǎng)絡(luò),考慮高速飛行器節(jié)點(diǎn)接入準(zhǔn)靜態(tài)飛艇平臺(tái)這一模式,為了解決高速飛行器節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)特性帶來的接入節(jié)點(diǎn)數(shù)目、節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)負(fù)載量變化快以及信道利用率不高等問題,對(duì)多信道MAC協(xié)議開展研究。具體工作如下:針對(duì)現(xiàn)有的固定信道長度多信道MAC協(xié)議無法有效適應(yīng)高速飛行器節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)特性的問題,設(shè)計(jì)了一種適用于臨近空間網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)多信道MAC協(xié)議。該協(xié)議將高速飛行器節(jié)點(diǎn)的一次數(shù)據(jù)成功傳輸過程建模為二維馬爾可夫模型,利用高速飛行器節(jié)點(diǎn)數(shù)目和業(yè)務(wù)負(fù)載量等信息計(jì)算每個(gè)周期內(nèi)的最優(yōu)信道分配參數(shù),自適應(yīng)地調(diào)整控制信道與數(shù)據(jù)信道的長度。論文的理論分析(網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和傳輸時(shí)延分析)以及仿真結(jié)果表明,相比于固定信道長度多信道MAC協(xié)議,所提出的動(dòng)態(tài)多信道MAC協(xié)議能夠降低傳輸時(shí)延,提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)由于高速飛行器節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加所帶來的碰撞概率增大和傳輸時(shí)延過大的問題,提出了一種基于預(yù)測(cè)的碰撞避免動(dòng)態(tài)多信道MAC協(xié)議。主要包括:1)準(zhǔn)靜態(tài)飛艇平臺(tái)根據(jù)接收到的各高速飛行節(jié)點(diǎn)的歷史信息,利用復(fù)雜度較低的貝葉斯估計(jì)預(yù)測(cè)下一時(shí)刻各高速飛行器節(jié)點(diǎn)的參數(shù);2)準(zhǔn)靜態(tài)飛艇平臺(tái)根據(jù)計(jì)算出的參數(shù)給各高速飛行器節(jié)點(diǎn)分配下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)信道,并將擬分配數(shù)據(jù)信道的位置信息通過控制信道廣播給各節(jié)點(diǎn),避免控制信道上的碰撞,從而進(jìn)一步提高信道利用率,降低傳輸時(shí)延。仿真結(jié)果表明,相比于上述提出的動(dòng)態(tài)多信道MAC協(xié)議,基于預(yù)測(cè)的碰撞避免動(dòng)態(tài)多信道MAC協(xié)議的傳輸時(shí)延更小。研究結(jié)果表明本文所提出的動(dòng)態(tài)多信道MAC協(xié)議能適應(yīng)臨近空間網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性,有效降低傳輸時(shí)延并提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN92

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本文編號(hào)：2818830