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(yīng)用場景的無線移動(dòng)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(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)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(jī)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(gè)方面的問題：一是時(shí)鐘同步；二是時(shí)隙分配。由于TDMA協(xié)議需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)保持嚴(yán)格的時(shí)

2、鐘同步，因此它是一種感知時(shí)間信息并促進(jìn)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘趨于一致的協(xié)議。同時(shí)，由于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在空間上的多跳特征，會(huì)引發(fā)隱藏終端和暴露終端問題，影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同位置的節(jié)點(diǎn)間的無沖突發(fā)送，而且要充分考慮時(shí)隙的空間復(fù)用率，使得更多的節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)隙發(fā)送。為此，本文主要從時(shí)鐘同步和時(shí)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(shí)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(shí)鐘同步協(xié)議LFSP，每個(gè)節(jié)點(diǎn)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(shí)鐘基準(zhǔn)同步，以局部同步實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不敏感。
　　其次，本文針對(duì)時(shí)隙分配協(xié)議FPRP在競爭機(jī)制的缺陷和時(shí)隙分配的盲目性，提出了一種改進(jìn)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(wù)

4、負(fù)載的時(shí)隙按需分配機(jī)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(duì)比。仿真結(jié)果表明，E-FPRP協(xié)議的多跳FCR算法在時(shí)隙的空間復(fù)用率、公平性和節(jié)點(diǎn)競爭成功率方面有明顯的性能優(yōu)勢。另外，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均勻的情況下，相比于FPRP協(xié)議，E-FPRP憑借按需分配機(jī)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(duì)廣播調(diào)度協(xié)議在單播調(diào)度應(yīng)用方面的缺陷，對(duì)E-FPRP協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，提出了一種新的