Ad Hoc网络MAC协议研究

论文摘要

在无线Ad hoc网络中,普遍存在着隐终端、暴露终端和多网络共存问题。所有为Ad hoc网络设计的介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议都必须具有解决上述问题的能力。本文分别研究了可在单信道、双信道和多信道的情况下解决上述问题的MAC协议,并取得如下成果:1.针对IEEE 802.11协议提出了多种改进措施:增加发送邀请机制、独立处理分组发送失败和节点联系失败事件、增强MAC层和路由层的耦合度,以及根据无线信号图谱判断信道的状态。仿真结果表明此些措施可以显著提高802.11协议解决隐终端和暴露终端问题的能力。2.提出了可彻底解决隐终端和暴露终端问题的DBTMAC协议,在该协议中,所有可能导致隐终端和暴露终端问题的节点的发射活动都得到了抑制,从而避免了上述问题的发生。仿真结果证明了DBTMAC协议的有效性。3.提出了一种基于分簇结构的多信道的介质访问控制协议—CMMA协议,该协议通过在簇间使用不同的通信信道来避免隐终端和暴露终端问题,通过同信道干扰检测算法来完成信道分配任务并可保证信道的无冲突空间复用。该协议具有低的控制开销和快速的同信道干扰监测能力。仿真结果证明了该协议在解决多网络共存问题上的有效性,可以应用在存在多个非连通网络的网络环境中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 Ad Hoc网络的发展历史
• 1.1.2 Ad Hoc网络的体系结构
• 1.1.3 Ad Hoc网络的特点
• 1.1.4 目前研究的热点
• 1.2 论文的研究对象、内容和方法
• 1.2.1 无线电波传播模型
• 1.2.2 分组接收模型
• 1.2.3 需要解决的问题
• 1.2.4 已有的解决方案
• 1.3 本论文的章节安排
• 第2章 IEEE 802.11 MAC协议的改进
• 2.1 IEEE 802.11 MAC协议概述
• 2.2 IEEE 802.11 MAC协议存在的问题及前人的工作
• 2.3 E-DCF协议
• 2.3.1 增强MAC层与路由层的耦合度
• 2.3.2 独立处理分组发送失败和节点联系失败事件
• 2.3.3 增加发送邀请机制
• 2.3.4 判断分组类型，保护数据分组的接收
• 2.3.5 上述改进方案的联合应用
• 2.4 仿真结果及分析
• 2.4.1 链式拓扑
• 2.4.2 网格拓扑
• 2.4.3 随机拓扑
• 2.5 讨论
• 2.5.1 协议参数的选择问题
• 2.5.2 与其它解决方案的联合
• 2.5.3 协议解决隐终端问题能力的分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 双信道MAC协议的研究
• 3.1 基于忙音信号的MAC协议概述
• 3.2 DBTMA协议概述
• 3.2.1 DBTMA协议描述
• 3.2.2 DBTMA协议存在的问题
• 3.3 DBTMAC协议
• 3.3.1 忙音信号的覆盖范围
• 3.3.2 协议描述
• 3.3.3 协议分析
• 3.3.4 吞吐量分析
• 3.4 仿真结果及其分析
• 3.4.1 链式拓扑
• 3.4.2 网格拓扑
• 3.4.3 随机拓扑
• 3.4.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于分簇结构的多信道MAC协议的研究
• 4.1 分簇算法和多信道协议概述
• 4.1.1 分簇算法概述
• 4.1.2 多信道协议概述
• 4.2 CMMA协议
• 4.2.1 基础知识
• 4.2.2 协议流程
• 4.2.3 成簇算法
• 4.2.4 信道接入
• 4.2.5 同信道干扰检测算法
• 4.2.6 协议分析
• 4.3 仿真
• 4.3.1 解决单信道下隐终端问题的能力
• 4.3.2 信道数量对协议性能的影响
• 4.3.3 解决多网络共存问题的能力
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录：在攻博期间发表、录用的文章