本文關(guān)鍵詞：基于跳頻電臺(tái)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間同步 動(dòng)態(tài)TDMA USAP 動(dòng)態(tài)路由

【摘要】：許多軍事和商業(yè)應(yīng)用需要運(yùn)行在抗干擾能力強(qiáng)、多跳的自組織無線網(wǎng)絡(luò)上,特別是在無人機(jī)等寬帶高速移動(dòng)環(huán)境下,對(duì)自組網(wǎng)提出了更高的要求。本文目標(biāo)就是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的基于跳頻電臺(tái)的移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線自組織網(wǎng)絡(luò)具有分布式、能量受限、存儲(chǔ)及計(jì)算能力受限的特點(diǎn)。文章提出了一種快速無線自組織網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間互同步技術(shù),以支持網(wǎng)絡(luò)采用時(shí)分多址接入。各個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播自己當(dāng)前的時(shí)鐘信息,相應(yīng)的鄰居節(jié)點(diǎn)接收到這些信息后,對(duì)接收到的信息中挑選最新的時(shí)鐘信息,將其作為下一個(gè)時(shí)刻的時(shí)鐘刻度再進(jìn)行廣播。此過程持續(xù)進(jìn)行,最終會(huì)使網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘收斂到同一值,實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式同步。本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)TDMA-MAC協(xié)議主要是基于改進(jìn)了的USAP協(xié)議,同時(shí)利用跳頻電臺(tái)通信的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了時(shí)隙信道資源的接入與無競爭的自動(dòng)分配。USAP本身具有通用性,經(jīng)過本文對(duì)USAP進(jìn)行改進(jìn),在加入了時(shí)隙占用平衡機(jī)制后,本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在不同的通信負(fù)載下有了更好的適應(yīng)性。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層的核心是路由功能,用以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)中繼傳輸。本Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)各自維護(hù)一張大致相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。各節(jié)點(diǎn)由自身拓?fù)鋱D,使用Floyd算法計(jì)算最短路徑,選擇路由。從而在簡化計(jì)算復(fù)雜度的基礎(chǔ)上,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了端到端之間的中繼傳輸功能。本文在基于跳頻電臺(tái)的物理層基礎(chǔ)上,借助軟件無線電技術(shù)和參考TCP/IP協(xié)議簇結(jié)構(gòu)的劃分方法,提出并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的MANET(Mobile Ad Hoc Network)解決方案。本解決方案主要包括三部分:基于動(dòng)態(tài)TDMA-MAC協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層,基于最短路徑優(yōu)先路由算法的網(wǎng)絡(luò)層,和直接短消息傳輸和支持文件傳輸?shù)腡FTP協(xié)議的應(yīng)用層。本文的研究成果可以應(yīng)用于無人機(jī)等高速移動(dòng)環(huán)境下的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,為Ad Hoc的具體工程應(yīng)用提供了重要的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：Ad Hoc網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間同步 動(dòng)態(tài)TDMA USAP 動(dòng)態(tài)路由
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 研究目的與主要任務(wù)13-14
• 1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 基于TDMA的AD HOC網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成15-28
• 2.1 基于TDMA的MAC協(xié)議設(shè)計(jì)要求和存在的問題15-17
• 2.2 傳統(tǒng)的時(shí)間同步機(jī)制17-19
• 2.3 USAP協(xié)議基本思想19-24
• 2.3.1 USAP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與硬件20
• 2.3.2 USAP的幀結(jié)構(gòu)20-22
• 2.3.3 USAP的“聲明”和“認(rèn)可”機(jī)制22
• 2.3.4 解決沖突22-24
• 2.4 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由24-27
• 2.4.1 路由協(xié)議的分類及基本路由算法25-26
• 2.4.2 RIP動(dòng)態(tài)路由原理26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于動(dòng)態(tài)TDMA的AD HOC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)28-41
• 3.1 基于最新廣播的時(shí)間同步方案28-32
• 3.1.1 系統(tǒng)模型28-29
• 3.1.2 基于最新廣播的時(shí)間同步算法29
• 3.1.3 與平均時(shí)間同步算法進(jìn)行比較29-30
• 3.1.4 仿真結(jié)論30-32
• 3.2 針對(duì)跳頻電臺(tái)的改造的USAP協(xié)議32-34
• 3.2.1 跳頻電臺(tái)的工作特性32-33
• 3.2.2 本系統(tǒng)中改造的USAP協(xié)議幀結(jié)構(gòu)33-34
• 3.3 時(shí)隙分配的平衡機(jī)制34-38
• 3.3.1 MAC協(xié)議的負(fù)載數(shù)據(jù)隊(duì)列緩存： downlinkQueue[1~N]34-35
• 3.3.2 自動(dòng)申請和釋放時(shí)隙35-38
• 3.4 針對(duì)跳頻電臺(tái)自組網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)38-40
• 3.4.1 本系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用場景38
• 3.4.2 針對(duì)跳頻電臺(tái)組網(wǎng)的路由協(xié)議38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 跳頻電臺(tái)自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的總體實(shí)現(xiàn)及測試41-53
• 4.1 移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)上層協(xié)議設(shè)計(jì)41-43
• 4.1.1 直接短消息服務(wù)41-42
• 4.1.2 TFTP協(xié)議42-43
• 4.1.3 跳頻電臺(tái)自組網(wǎng)的改進(jìn)型TFTP協(xié)議43
• 4.2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43-50
• 4.2.1 軟件總體框架43-44
• 4.2.2 MainPresenter和MainView模塊44-48
• 4.2.3 UsapModel模塊48-49
• 4.2.4 NetLayer模塊49-50
• 4.2.5 UpperLayer模塊50
• 4.3 系統(tǒng)性能測試50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單57-58
• 致謝58

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