無線自組織網(wǎng)絡(luò)高效并發(fā)接入控制技術(shù)研究.pdf

1、無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種不依賴于固定基礎(chǔ)設(shè)施的新型無線通信網(wǎng)絡(luò)，因其具有組網(wǎng)快速靈活、可靠性高、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。媒介接入控制(Medium AccessControl，MAC)協(xié)議決定共享無線信道的使用方式，是無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容。IEEE802.11 DCF協(xié)議是目前應(yīng)用最為廣泛的無線局域網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，已經(jīng)成為了事實(shí)上的無線adhoc網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議規(guī)范。該協(xié)議采用的RTS/CTS控制幀握手

2、機(jī)制雖然在一定程度上提高了數(shù)據(jù)幀的發(fā)送成功率，但卻遏制了鄰近發(fā)送節(jié)點(diǎn)并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)幀的可能性，因而無法獲得最優(yōu)的多跳共享無線信道的空分復(fù)用度和網(wǎng)絡(luò)總平均吞吐量。在保證數(shù)據(jù)幀無沖突傳輸?shù)那疤嵯?，如何有效提高多跳共享無線信道的空分復(fù)用度成為了無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究的熱點(diǎn)問題。
　　 本文在分析現(xiàn)有提高多跳共享無線信道空分復(fù)用度方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了現(xiàn)有的并發(fā)傳輸協(xié)議，并針對(duì)現(xiàn)有并發(fā)傳輸協(xié)議缺乏合理的并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制和

3、有效的并發(fā)沖突避免機(jī)制的問題，提出了一種實(shí)現(xiàn)沖突避免的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)高效并發(fā)傳輸協(xié)議，該協(xié)議能夠在保證數(shù)據(jù)幀無沖突傳輸?shù)那疤嵯?，有效的提高多跳共享無線信道的空分復(fù)用度和網(wǎng)絡(luò)總平均吞吐量。本文的主要貢獻(xiàn)如下：
　　 1、對(duì)多節(jié)點(diǎn)并發(fā)干擾問題進(jìn)行了分析，得出了不僅接收節(jié)點(diǎn)沖突干擾范圍內(nèi)的其他發(fā)送節(jié)點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致接收節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖突，而且當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)沖突干擾范圍外有多個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信號(hào)時(shí)，同樣可能導(dǎo)致接收節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖突的結(jié)論。在對(duì)沖突干擾

4、問題分析的基礎(chǔ)上，指出了現(xiàn)有并發(fā)傳輸協(xié)議缺乏合理的并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制和有效的并發(fā)沖突避免機(jī)制，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的并發(fā)傳輸協(xié)議只適用于發(fā)送節(jié)點(diǎn)密度較小的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在發(fā)送節(jié)點(diǎn)密度增大的條件下，現(xiàn)有的并發(fā)傳輸協(xié)議甚至還會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)總平均吞吐量的嚴(yán)重下降。
　　 2、針對(duì)現(xiàn)有并發(fā)傳輸協(xié)議的不足，在IEEE802.11DCF協(xié)議的框架內(nèi)，提出了一種實(shí)現(xiàn)沖突避免的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)高效并發(fā)傳輸協(xié)議--CA-CTMAC協(xié)議。該協(xié)議將滿足一定條件的發(fā)

5、送/接收節(jié)點(diǎn)通過控制幀交互預(yù)約發(fā)起的傳輸定義為主傳輸，并在主傳輸發(fā)送預(yù)約過程與數(shù)據(jù)幀傳輸過程之間引入一段并發(fā)傳輸間隙。主傳輸接收節(jié)點(diǎn)采用基于指數(shù)平滑模型的動(dòng)態(tài)調(diào)整方法確定并發(fā)傳輸間隙時(shí)間段的長(zhǎng)度，主傳輸CTS幀傳輸范圍內(nèi)的其余節(jié)點(diǎn)在該間隙內(nèi)按照一定法則嘗試發(fā)起或應(yīng)答從傳輸發(fā)送預(yù)約。并發(fā)傳輸間隙過后，主/從傳輸同時(shí)發(fā)起數(shù)據(jù)幀傳輸過程。同時(shí)，該協(xié)議采用了基于可容忍干擾功率估算的并發(fā)沖突避免機(jī)制和ACK幀依次應(yīng)答策略，保證主/從傳輸數(shù)據(jù)幀的可