论文题目: 无线Ad Hoc网络媒体接入控制及无线资源管理关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 翟旭平
导师: 毕光国
关键词: 网络,无线局域网,无线个域网,媒体接入控制,服务质量,呼叫接纳控制,准马尔科夫决策过程,容量区
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 无线Ad Hoc网络无需固定基础设施的支持,具有布网方便快捷、可靠性高、灵活性强等众多优点。各种智能化、小型化的无线终端和智能家庭终端的大量出现,它们之间的信息共享与数据交换需求极大地推动了无线Ad Hoc网络的发展,使得无线Ad Hoc网络成为研究的热点之一。在此背景下,本论文在基于WLAN和WPAN协议的无线Ad Hoc网络媒体接入控制和无线资源管理等关键技术方面进行了深入地研究。IEEE802.11 MAC DCF(Distributed Coordination Function)协议作为一种分布式竞争协议,是无线Ad Hoc网络试验床和仿真中使用最广泛的一种协议。本论文首先针对该协议应用于无线Ad Hoc网络时存在的局部拥塞导致协议效率下降、分组时延增加等问题,提出了转发分组优先(FPF)和邀请式多跳转发链(MFCBI)方案。FPF方案基于自适应回退竞争窗方法,转发节点根据周围相邻节点状况来自适应选择回退竞争窗;MFCBI方案则结合协议跨层,充分利用了路由信息和无线媒体的广播特性,把传输一个分组的四次握手过程缩短为三次握手过程而不失其可靠性。仿真结果表明,所提方案可以有效地提高网络吞吐率,降低端对端延迟,缓解网络局部拥塞,从而提高网络性能。其次,论文对基于WPAN协议的无线Ad Hoc网络(WPAN Ad Hoc网络)的媒体接入控制协议进行了研究。针对具有局部集中控制的Ad Hoc网络在延展性(Scalability)方面的不足,提出了USF-DSTD跨微网通信方案。仿真和理论分析结果均表明,通过适当选择协议参数,所提方案能够较好的满足语音、视频等实时性要求较高的业务和其它各种数据业务的QoS需求,从而为实现各种业务的QoS支持和灵活高效的无线资源管理提供了基础。第三,论文研究了WPAN Ad Hoc网络中自适应业务的呼叫接纳控制问题。依据自适应业务的带宽可根据网络业务状况动态调整的特点,首先引入了带宽满意度函数、收益率函数和带宽调整费用函数三个函数,在此基础上,提出了基于带宽预留机制的最优带宽重分配呼叫接纳控制(Rev-RT-OBA CAC)方案。理论分析与性能仿真表明,在带宽利用率基本相同的条件下,Rev-RT-OBA CAC方案克服了完全共享呼叫接纳控制方案中宽带业务和窄带业务在呼叫阻塞率方面的不公平现象,有效地保证了系统优先接纳具有较高优先级的业务,同时保证了较高的带宽利用率。方案面向工程应用,简单高效易实现。随后,利用准马尔可夫决策过程方法,又提出了多种自适应业务的最优呼叫接纳控制(SMDP-OBA CAC)方案。方案能够在对各类业务的呼叫阻塞率进行适当权衡的前提下,进一步提高网络的期望收益率和期望带宽利用率,同时满足了各类业务的最低服务质量要求。最后,为给进一步研究无线Ad Hoc网络其它各层协议打下基础,论文对WPAN Ad Hoc网络的容量问题进行了研究。首先建立了WPAN Ad Hoc网络的系统模型,给出了WPAN Ad Hoc网络容量区的定义。在此基础上,给出了WPAN Ad Hoc网络容量区的计算方法,并研究了不同发射功率、离散功控、传输速率离散化和多跳路由四个方面对容量区的影响,对WPAN Ad Hoc网络的跨微网通信、路由协议、功率控制等方面的设计,具有重要的指导意义。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 WLAN/WPAN Ad Hoc 网络及关键技术
1.3 WLAN/WPAN Ad Hoc 网络的媒体接入控制（MAC）
1.3.1 基本概念
1.3.2 WLAN/WPAN Ad Hoc 网络的MAC 协议及研究现状
1.4 论文的内容安排和研究成果
第二章 分布式无线媒体接入控制协议的研究
2.1 引言
2.1.1 本章内容概要
2.2 IEEE802.11 MAC 协议与分布式协调功能（DCF）
2.2.1 IEEE802.11 MAC 协议概况
2.2.2 分布式协调功能（DCF）
2.3 转发分组优先（FPF）方案和邀请式多跳转发链（MFCBI）方案
2.3.1 转发分组优先（FPF）方案
2.3.2 邀请式多跳转发链（MFCBI）方案
2.4 仿真及其分析
2.4.1 仿真环境与设置
2.4.2 仿真结果与分析
2.5 本章小结
第三章 局部集中控制无线媒体接入控制协议的研究
3.1 引言
3.1.1 短距离无线通信系统
3.1.2 短距离无线Ad Hoc 网络的可延展性（Scalability）
3.1.3 本章内容概要
3.2 WPAN Ad Hoc 网络的微网间通信方案(USF-DSTD)
3.2.1 WPAN Ad Hoc 网络MAC 协议的基本框架
3.2.2 微网间通信方案USF-DSTD
3.3 USF-DSTD 方案性能分析
3.3.1 终端加入延迟DA的分析
3.3.2 桥DEV 身份变化时的平均探测时间TCD的分析
3.3.3 PNC 中桥DEV 列表的更新延迟DU的分析
3.3.4 桥DEV 的唤醒超帧循环周期Tswc的分析
3.3.5 桥DEV 的切换时延DS的分析
3.3.6 桥DEV 的带宽损失率RBL
3.3.7 跨微网流的平均传输时延DT的分析
3.4 方案性能仿真及讨论
3.5 本章小结
3.6 附录
3.6.1 本章用到的定理证明
第四章 WPAN Ad Hoc网络多业务呼叫接纳控制的研究
4.1 引言
4.1.1 本章内容概要
4.2 系统模型
4.3 最优带宽分配（OBA）方案
4.4 多类自适应业务的呼叫接纳控制
4.4.1 基于带宽预留的呼叫接纳控制（Rev-RT-OBA CAC）方案
4.4.2 基于SMDP 的最优呼叫接纳控制（SMDP-OBA CAC）
4.4.3 关于带宽分配满意度函数BSF
4.5 本章小结
第五章 WPAN Ad Hoc网络的容量区研究
5.1 引言
5.1.1 本章内容概要
5.2 WPAN Ad Hoc 网络的容量区分析
5.2.1 系统模型
5.2.2 WPAN Ad Hoc 网络的容量区
5.3 计算示例与分析
5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 论文的主要研究成果
6.2 有待于进一步研究的问题
致谢
参考文献
作者攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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