本文關鍵詞：基于跳頻電臺的Ad Hoc網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： Ad Hoc網(wǎng)絡 時間同步 動態(tài)TDMA USAP 動態(tài)路由

【摘要】：許多軍事和商業(yè)應用需要運行在抗干擾能力強、多跳的自組織無線網(wǎng)絡上,特別是在無人機等寬帶高速移動環(huán)境下,對自組網(wǎng)提出了更高的要求。本文目標就是設計實現(xiàn)一個完整的基于跳頻電臺的移動Ad Hoc網(wǎng)絡系統(tǒng)。無線自組織網(wǎng)絡具有分布式、能量受限、存儲及計算能力受限的特點。文章提出了一種快速無線自組織網(wǎng)絡的時間互同步技術,以支持網(wǎng)絡采用時分多址接入。各個節(jié)點廣播自己當前的時鐘信息,相應的鄰居節(jié)點接收到這些信息后,對接收到的信息中挑選最新的時鐘信息,將其作為下一個時刻的時鐘刻度再進行廣播。此過程持續(xù)進行,最終會使網(wǎng)絡所有節(jié)點的時鐘收斂到同一值,實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的分布式同步。本系統(tǒng)的動態(tài)TDMA-MAC協(xié)議主要是基于改進了的USAP協(xié)議,同時利用跳頻電臺通信的特點,實現(xiàn)了時隙信道資源的接入與無競爭的自動分配。USAP本身具有通用性,經(jīng)過本文對USAP進行改進,在加入了時隙占用平衡機制后,本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議在不同的通信負載下有了更好的適應性。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡層的核心是路由功能,用以實現(xiàn)多點中繼傳輸。本Ad Hoc網(wǎng)絡中,每個節(jié)點各自維護一張大致相同的網(wǎng)絡拓撲圖。各節(jié)點由自身拓撲圖,使用Floyd算法計算最短路徑,選擇路由。從而在簡化計算復雜度的基礎上,整個網(wǎng)絡實現(xiàn)了端到端之間的中繼傳輸功能。本文在基于跳頻電臺的物理層基礎上,借助軟件無線電技術和參考TCP/IP協(xié)議簇結構的劃分方法,提出并實現(xiàn)了一個完整的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)絡層,和直接短消息傳輸和支持文件傳輸?shù)腡FTP協(xié)議的應用層。本文的研究成果可以應用于無人機等高速移動環(huán)境下的Ad Hoc網(wǎng)絡系統(tǒng)中,為Ad Hoc的具體工程應用提供了重要的參考價值。
【關鍵詞】：Ad Hoc網(wǎng)絡 時間同步 動態(tài)TDMA USAP 動態(tài)路由
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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13-14
• 1.3 論文的組織結構14-15
• 第2章 基于TDMA的AD HOC網(wǎng)絡的基本構成15-28
• 2.1 基于TDMA的MAC協(xié)議設計要求和存在的問題15-17
• 2.2 傳統(tǒng)的時間同步機制17-19
• 2.3 USAP協(xié)議基本思想19-24
• 2.3.1 USAP協(xié)議的網(wǎng)絡環(huán)境與硬件20
• 2.3.2 USAP的幀結構20-22
• 2.3.3 USAP的“聲明”和“認可”機制22
• 2.3.4 解決沖突22-24
• 2.4 Ad Hoc網(wǎng)絡動態(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動態(tài)路由原理26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 基于動態(tài)TDMA的AD HOC網(wǎng)絡設計28-41
• 3.1 基于最新廣播的時間同步方案28-32
• 3.1.1 系統(tǒng)模型28-29
• 3.1.2 基于最新廣播的時間同步算法29
• 3.1.3 與平均時間同步算法進行比較29-30
• 3.1.4 仿真結論30-32
• 3.2 針對跳頻電臺的改造的USAP協(xié)議32-34
• 3.2.1 跳頻電臺的工作特性32-33
• 3.2.2 本系統(tǒng)中改造的USAP協(xié)議幀結構33-34
• 3.3 時隙分配的平衡機制34-38
• 3.3.1 MAC協(xié)議的負載數(shù)據(jù)隊列緩存： downlinkQueue[1~N]34-35
• 3.3.2 自動申請和釋放時隙35-38
• 3.4 針對跳頻電臺自組網(wǎng)路由協(xié)議的設計38-40
• 3.4.1 本系統(tǒng)的特點及應用場景38
• 3.4.2 針對跳頻電臺組網(wǎng)的路由協(xié)議38-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第4章 跳頻電臺自組網(wǎng)體系結構的總體實現(xiàn)及測試41-53
• 4.1 移動Ad Hoc網(wǎng)絡上層協(xié)議設計41-43
• 4.1.1 直接短消息服務41-42
• 4.1.2 TFTP協(xié)議42-43
• 4.1.3 跳頻電臺自組網(wǎng)的改進型TFTP協(xié)議43
• 4.2 軟件系統(tǒng)結構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52-53
• 結論53-54
• 參考文獻54-57
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單57-58
• 致謝58

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本文編號：532073