基于TDMA的自組織網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)作為一種快速發(fā)展、具有廣泛應用場景的無線移動通信技術(shù)，越來越受到人們的關(guān)注和研究。而MAC協(xié)議位于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的第二層，是負責節(jié)點共享和接入有限的信道資源的關(guān)鍵所在。通常情況下，相比于傳統(tǒng)的基于競爭和退避機制的MAC協(xié)議，基于TDMA方式的MAC協(xié)議具有更好的網(wǎng)絡(luò)性能，更加適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。
　　TDMA-MAC協(xié)議需要解決兩個方面的問題：一是時鐘同步；二是時隙分配。由于TDMA協(xié)議需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點保持嚴格的時

2、鐘同步，因此它是一種感知時間信息并促進全網(wǎng)節(jié)點時鐘趨于一致的協(xié)議。同時，由于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在空間上的多跳特征，會引發(fā)隱藏終端和暴露終端問題，影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的有效傳輸。因此，TDMA-MAC也是一種需要感知空間信息的協(xié)議，它不僅要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同位置的節(jié)點間的無沖突發(fā)送，而且要充分考慮時隙的空間復用率，使得更多的節(jié)點在同一時隙發(fā)送。為此，本文主要從時鐘同步和時隙分配兩方面研究TDMA-MAC協(xié)議。
　　首先，本文在總結(jié)和分析現(xiàn)有時鐘同

3、步協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了一種分布式的快速局部時鐘同步協(xié)議LFSP，每個節(jié)點通過LFSP協(xié)議的同步交互過程，向其一跳鄰域內(nèi)的最快時鐘基準同步，以局部同步實現(xiàn)全網(wǎng)節(jié)點的時鐘一致。仿真結(jié)果表明LFSP協(xié)議具有快速的收斂特性、較高的同步精度且對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不敏感。
　　其次，本文針對時隙分配協(xié)議FPRP在競爭機制的缺陷和時隙分配的盲目性，提出了一種改進的基于廣播調(diào)度的E-FPRP協(xié)議。該協(xié)議采用了基于快速解決沖突思想的多跳FCR競爭算法和基于業(yè)務

4、負載的時隙按需分配機制。并且，本文設(shè)置了眾多仿真場景，將E-FPRP和FPRP協(xié)議作對比。仿真結(jié)果表明，E-FPRP協(xié)議的多跳FCR算法在時隙的空間復用率、公平性和節(jié)點競爭成功率方面有明顯的性能優(yōu)勢。另外，在網(wǎng)絡(luò)負載不均勻的情況下，相比于FPRP協(xié)議，E-FPRP憑借按需分配機制，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和分組遞交率、降低了接入延遲。
　　最后，本文針對廣播調(diào)度協(xié)議在單播調(diào)度應用方面的缺陷，對E-FPRP協(xié)議進行擴展，提出了一種新的