移动Ad Hoc网络信道接入与节能机制研究

【摘要】： 随着信息技术的不断发展,人们对移动通信的需求越来越强,无线通信网络也得到了迅速的发展和普及。但对于某些特殊的场合,传统固定网络和需要预先部署网络基础设施的无线网络不可能或者很难被有效使用。比如,战场上部队快速展开和推进、地震或水灾后的营救等。这种情况下就产生了一种能够临时快速自组织的无线通信网络技术,即Ad Hoc网络通信技术。 Ad Hoc网络是一种无线、移动、自组织的网络,它没有中心控制节点,移动节点通过多跳无线链路实现相互通信。由于Ad Hoc网络的上述特性,传统固定网络和蜂窝移动通信网中使用的各种协议和技术无法被直接使用,需要为Ad Hoc网络设计专门的协议和技术。信道接入协议控制节点接入无线信道,是报文在信道上发送和接收的直接控制者,对信道状态的感知是最快的,对AdHoc网络的性能起决定性作用,是Ad Hoc网络的关键技术之一。Ad Hoc网络的移动节点一般是电池供电,而电池的能量有限,关于如何利用Ad Hoc网络节能技术延长节点寿命一直是Ad Hoc网络的中的研究热点。 本文根据Ad Hoc网络的多跳性和全向天线的广播性,对接收方主动信道接入协议RIMA-DP进行改进,使得在传播中下一跳节点能够根据监听到的ACK来预测数据包的到达时间。为了验证新协议RIMA-DPACK有效性,通过NS2仿真结果显示,在多跳传输中比原协议RIMA-DP在吞吐量和端到端时延方面有所改善。本文在分析了MAC层节能机制的基础上,设计可以用于多跳Ad Hoc网络的MAC层节能机制802.11TPS协议。在802.11TPS协议中,时间驱动性来保证在负荷低的节点大部分时间处于睡眠状态;而报文驱动性用来控制在有数据分组传输时,让无关节点处于睡眠状态,一方面为了节省能量,另一方面还可以减少数据冲突。为了比较802.11TPS和802.11PSM性能,通过NS2环境进行了仿真实验的验证,在低负荷和高负荷下节能效果进行比较,在低负荷下802.11PSM节能效果略好,在高负荷下802.11TPS的节能效果显著。在丢包率方面,从低负荷到高负荷的模拟过程显示802.11TPS更具有鲁棒性。 【关键词】：Ad Hoc网络 多跳共享 MAC 节能机制
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致谢8-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究的目的与意义13-14
• 1.3 论文的章节安排14-16
• 第二章 AD HOC网络的MAC层接入协议16-32
• 2.1 AD HOC网络概述16-20
• 2.1.1 Ad Hoc网络定义及分类16
• 2.1.2 Ad Hoc网络的特点16-17
• 2.1.3 Ad Hoc网络的应用领域17-18
• 2.1.4 Ad Hoc网络的关键技术18-20
• 2.2 AD Hoc网络MAC协议概述20-22
• 2.3 AD Hoc网络MAC层面临的主要问题22-26
• 2.3.1 不同的信道共享方式22-23
• 2.3.2 隐藏终端问题23-24
• 2.3.3 暴露终端问题24-26
• 2.3.4 节点移动的影响26
• 2.4 AD Hoc网络中MAC协议的分类26-27
• 2.5 几种典型的AD Hoc信道接入协议介绍27-31
• 2.5.1 基于单信道的Ad Hoc信道接入协议27-29
• 2.5.2 基于双信道的信道接入协议29-30
• 2.5.3 基于多信道的信道接入协议30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 AD HOC网络的MAC层节能机制能量研究32-45
• 3.1 AD Hoc网络中的节能技术32-34
• 3.1.1 能量消耗32-33
• 3.1.2 Ad Hoc网络中的节能机制介绍33-34
• 3.2 AD Hoc网络MAC层节能机制34-39
• 3.2.1 报文驱动节能机制34-35
• 3.2.2 时间驱动节能机制35-38
• 3.2.3 MAC节能机制的发展方向38-39
• 3.3 AD Hoc网络MAC层节能机制39-41
• 3.4 802.11TPS仿真与性能分析41-44
• 3.4.1 NS2简介41
• 3.4.2 仿真环境及参数设置41-42
• 3.4.3 结果及分析42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 基于接收方主动的信道接入协议45-53
• 4.1 接收方主动的信道接入协议介绍45-47
• 4.1.1 MACA-BI(MACA-By invitation)协议45-46
• 4.1.2 RIMA(receiver-initiated multiple-access)协议46-47
• 4.2 MACA协议与MACA-BI协议冲突对比47-49
• 4.3 RIMA-DPACK协议49-50
• 4.3.1 基于“偷听”机制的交互方式49-50
• 4.3.2 RIMA-DPACK协议描述50
• 4.4 仿真及性能分析50-52
• 4.4.1 仿真环境及参数设置50-51
• 4.4.2 结果及分析51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 论文的主要工作53
• 5.2 论文的主要研究成果53-54
• 5.3 未来工作展望54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文59

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