無線自組織網(wǎng)MAC層協(xié)議關鍵技術的研究.pdf

1、無線自組織網(wǎng)中由于通信的多跳性，造成節(jié)點間的干擾加劇，網(wǎng)絡的吞吐量較低，提高網(wǎng)絡的吞吐量成為無線自組織網(wǎng)MAC層協(xié)議研究的重點之一。在無線自組織網(wǎng)MAC協(xié)議的發(fā)展上，由簡單的單信道協(xié)議，發(fā)展到多信道協(xié)議，又發(fā)展到基于有向天線的協(xié)議，這一系列的發(fā)展都體現(xiàn)了人們希望提高無線自組織網(wǎng)吞吐量的迫切需求。但是當前大量的協(xié)議仍然基于簡單的干擾模型，未能適應于干擾范圍的動態(tài)變化，也無法從根本上解決RTS/CTS握手機制中的隱終端和暴露終端問題。而且隨

2、著新的技術的引入，在增加了系統(tǒng)容量的情況下，又引入了新的MAC層協(xié)議設計的問題。針對這些新的問題，本文進行了分析研究，主要涉及了當前無線自組織網(wǎng)中IEEE802.11MAC協(xié)議的改進、多信道MAC協(xié)議的研究以及基于有向天線的有向MAC協(xié)議的研究三個方面。本文的創(chuàng)新性研究工作主要有以下幾個方面： (1)提出了同時解決隱終端和暴露終端問題的無線自組織網(wǎng)MAC協(xié)議。 IEEE802.11MAC協(xié)議沒有根據(jù)干擾范圍的動態(tài)變化的特

3、性來設計，無法解決隱終端和暴露終端問題。雖然當前有眾多的研究致力于解決這兩個問題，但是一般只是從一個方面進行研究，往往解決了隱終端問題的協(xié)議，可能會降低系統(tǒng)的空間復用；而解決了暴露終端問題的協(xié)議，可能會引入更多的隱終端。本文提出了通過忙音的頻率來表示接收端當前的干擾情況，通過在忙音中編碼當前節(jié)點的干擾情況，潛在的發(fā)送端可以根據(jù)這個信息來判斷自己的發(fā)送會不會干擾到其他節(jié)點的接收，從而同時解決了隱終端和暴露終端問題。 (2)分析了多

4、信道協(xié)議中存在的“聾”(Deafness)問題，以及基于IEEE802.11DCF機制的多信道協(xié)議中的新的隱終端問題。并且設計了新的協(xié)議，用來同時解決多信道協(xié)議在信道預留、分配上存在的隱終端和暴露終端問題。 在對簡單的多信道協(xié)議進行分析的基礎上，研究了在多信道協(xié)議中存在的一類新問題：“聾”問題。當目標節(jié)點處于“聾”狀態(tài)下時，發(fā)送節(jié)點將會不停的重發(fā)RTS。這樣不但造成了發(fā)送節(jié)點自身的延遲，而且同時還造成別的節(jié)點和發(fā)送節(jié)點間通信的推

5、遲。這個現(xiàn)象可能在整個網(wǎng)絡中傳播，造成網(wǎng)絡吞吐量的下降。同時，現(xiàn)有的基于RTS/CTS握手的多信道預留、選擇機制仍然無法解決隱終端問題，從而造成信道選擇錯誤。針對這些問題，本文提出了一個基于忙音的可感知干擾的多信道協(xié)議，可以同時解決多信道協(xié)議在信道預留、分配上存在的隱終端和暴露終端問題，從而提高了無線自組織網(wǎng)的吞吐量。 (3)提出了一個可以完全解決有向MAC協(xié)議中的“聾”問題的協(xié)議，該協(xié)議同時也可以解決隱終端和暴露終端問題。