本文關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究

  更多相關(guān)文章： 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議 控制信道 信道選擇機(jī)制 退避機(jī)制

【摘要】：認(rèn)知無線電(Cognitive Radio,CR)作為一種智能的頻譜共享技術(shù),采用“見縫插針”的方式使用授權(quán)頻譜,實(shí)現(xiàn)高可靠通信以及對頻譜資源的有效利用,很大程度上解決了當(dāng)前頻譜資源面臨的問題。認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制(Medium Access Control,MAC)層作為CR技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的重要實(shí)現(xiàn)部分,其包含了多種CR關(guān)鍵技術(shù)。然而,由于其頻譜的動態(tài)性、多樣性等特點(diǎn),使得其MAC協(xié)議相對于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)研究起來更加復(fù)雜,且大多數(shù)基于傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的思想機(jī)制不能直接吸收利用,縱觀當(dāng)前認(rèn)知無線電領(lǐng)域MAC研究仍處于初級階段,還存在很多不足與空白領(lǐng)域,因此對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究具有重大挑戰(zhàn)和重要意義。論文首先針對CR技術(shù)的研究背景以及研究意義、CR定義以及當(dāng)前研究狀況、認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)的概念及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹,在對無線網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議功能與基本理論概述的基礎(chǔ)上,結(jié)合認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)自身特性,給出其MAC協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)及性能指標(biāo),并對當(dāng)前存在的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基于控制信道進(jìn)行分類和詳細(xì)分析、取利尋弊,明確論文中MAC協(xié)議的研究方向。其次,針對基于靜態(tài)公共控制信道的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的不足以及一些有效的傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議機(jī)制無法直接用于認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中等問題,在CR-MMAC(Multi-channel MAC Protocol in CR Networks)協(xié)議基礎(chǔ)上,引入同步策略、不等待傳輸機(jī)制、多數(shù)據(jù)不重申機(jī)制,提出一種基于動態(tài)公共控制信道的分布式小區(qū)認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議。該協(xié)議通過建立DCCC(Dynamic Common Control Channel)方法減少信道資源開支,采用連續(xù)多數(shù)據(jù)包傳輸不重申機(jī)制和不等待傳輸機(jī)制降低控制信道上負(fù)載量與沖突發(fā)生概率,相對提高ATIM(Ad Hoc Traffic Indication Message)窗中完成信道協(xié)商的CR用戶對量,改善網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸能力。通過在NS2中CRCN平臺上進(jìn)行協(xié)議模型搭建,對提出的協(xié)議在系統(tǒng)吞吐量、頻譜利用率等性能上進(jìn)行仿真分析,證明協(xié)議在改善系統(tǒng)性能上的相對優(yōu)越性。最后,基于認(rèn)知用戶的目標(biāo)數(shù)據(jù)信道分配機(jī)制和公平性沖突退避機(jī)制兩方面對分布式認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議進(jìn)行研究。從影響信道通信速率、通信時延、通信碰撞率等的主要因素出發(fā),提出一種綜合考慮信道增益,歷史空閑時間和信道熱度三種因素的多參數(shù)決策的目標(biāo)信道選擇機(jī)制。該機(jī)制能有效減少多選一的目標(biāo)信道上擁塞概率和通信中信道切換次數(shù)且具有低計算復(fù)雜度;針對經(jīng)典的二進(jìn)制指數(shù)退避機(jī)制進(jìn)行研究分析,對不足之處進(jìn)行改進(jìn),提出基于發(fā)送概率的改進(jìn)二進(jìn)制退避機(jī)制,能進(jìn)一步提高接入的公平性并且減少接入后的沖突發(fā)生概率。最后通過NS2仿真并對結(jié)果進(jìn)行分析,證明提出機(jī)制的相對優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議 控制信道 信道選擇機(jī)制 退避機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 縮略詞8-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景與研究意義10-11
• 1.2 認(rèn)知無線電概述11-15
• 1.2.1 CR的定義11-13
• 1.2.2 認(rèn)知無線電國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及其關(guān)鍵技術(shù)13-15
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議基礎(chǔ)與分析18-30
• 2.1 無線網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議功能18-19
• 2.2 IEEE802.11 MAC協(xié)議基礎(chǔ)19-22
• 2.2.1 載波偵聽機(jī)制20
• 2.2.2 四次握手機(jī)制20-21
• 2.2.3 幀間間隔和節(jié)能機(jī)制21-22
• 2.2.4 二進(jìn)制指數(shù)退避機(jī)制22
• 2.3 CRNs MAC協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)及主要性能指標(biāo)22-26
• 2.3.1 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)23-26
• 2.3.2 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議主要性能指標(biāo)26
• 2.4 CRNs MAC協(xié)議的分類26-28
• 2.4.1 固定CCC的MAC協(xié)議26-27
• 2.4.2 動態(tài)CCC的MAC協(xié)議27
• 2.4.3 無CCC的MAC協(xié)議27-28
• 2.5 認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究方向28
• 2.6 章節(jié)小結(jié)28-30
• 第三章 基于動態(tài)控制信道的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議30-48
• 3.1 引言30
• 3.2 系統(tǒng)模型30-31
• 3.3 CR-DCMAC協(xié)議設(shè)計31-34
• 3.3.1 SUs結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)時間架構(gòu)31-32
• 3.3.2 認(rèn)知用戶同步機(jī)制和DCCC的建立32-34
• 3.4 協(xié)議執(zhí)行過程34-37
• 3.4.1 協(xié)議過程概述34-35
• 3.4.2 用戶接入過程改進(jìn)35-37
• 3.5 NS2仿真平臺簡介及協(xié)議實(shí)現(xiàn)37-43
• 3.5.1 NS2原理37-38
• 3.5.2 NS2主要模塊與功能38-39
• 3.5.3 CR-DCMAC協(xié)議仿真模型實(shí)現(xiàn)39-43
• 3.6 仿真結(jié)果與分析43-46
• 3.7 章節(jié)小結(jié)46-48
• 第四章 基于信道選擇與公平性的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 系統(tǒng)模型48-50
• 4.3 目標(biāo)信道選擇機(jī)制設(shè)計50-52
• 4.3.1 基于最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量的信道選擇機(jī)制50-51
• 4.3.2 多屬性決策信道選擇機(jī)制51-52
• 4.4 退避機(jī)制52-56
• 4.4.1 傳統(tǒng)退避機(jī)制分析52-54
• 4.4.2 改進(jìn)的退避機(jī)制54-56
• 4.5 仿真分析56-60
• 4.5.1 針對提出的目標(biāo)信道選擇機(jī)制仿真57-58
• 4.5.2 針對退避機(jī)制仿真58-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 主要工作和結(jié)論62
• 5.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69

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本文編號：995380