无线自组网多信道MAC协议研究
本文关键词: 无线自组网 多信道 MAC协议 出处:《西安电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:无线自组网是一种无中心控制节点的多跳、对等、自愈的无线网络,被广泛应用于人们的生产生活中。在无线自组网网络协议栈中,媒体接入控制协议(MAC)的性能很大程度上影响无线网络的组网性能。传统无线自组网的MAC协议采用单信道MAC协议,分组冲突概率大,信道利用率不足,网络吞吐量低,而随着通信和计算机产业的飞速发展,开放频点越来越多,单信道MAC协议性能不良和浪费信道的缺点凸显,寻找一种适用于无线自组网的多信道MAC协议解决方案迅速成为研究热点。本文深入无线自组网研究背景,在研究现有MAC协议的基础上,设计并实现了一种基于信道协商的无线自组网多信道MAC协议(CN-MMAC,multi-channel MAC protocol based on channel negotiation),协议的主要思想是:按功能将信道分为非专用控制信道和数据信道,给每个节点附加一个信道状态列表,并通过此表计算空闲信道和值编码,在控制信道上通过握手信号和广播消息完成信道预约,并在双方约定的数据信道上完成数据分组传输和分组传输的确认。本文的主要工作如下:多信道MAC协议的设计:本文从无线自组网的基本概念出发,分析了现有的MAC协议,并指明了当前适用于无线自组网的MAC协议所存在的问题,设计了一种基于信道协商的无线自组网多信道MAC协议(CN-MMAC协议),具体解决了如下问题:信道分配问题、多信道隐藏终端问题、控制开销问题。多信道MAC协议的性能研究:本文使用NS-2仿真工具,修改仿真模型,添加CN-MMAC协议,通过对比CN-MMAC协议与其他多信道MAC协议的性能,证明本文设计的多信道MAC协议具有较好性能。多信道MAC协议的实现:在硬件平台上移植本文设计的多信道MAC协议,为无线自组网协议栈提供MAC层的透明传输接口,证明本文设计的多信道MAC协议具有较好的可移植性和较好实用价值。基于CN-MMAC协议的QoS保障机制研究:根据业务优先级设置不同的退避算法,调整信道接入机制,仿真表明该方案能有效提高实时业务的服务质量。对全文进行总结,并指明了下一步的工作研究方向。
[Abstract]:Wireless ad hoc network is a multi-hop, peer-to-peer, self-healing wireless network without central control node, which is widely used in people's production and life. The performance of media access control protocol (MAC) greatly affects the performance of wireless network. The traditional MAC protocol of wireless ad hoc network adopts single channel MAC protocol, which has large packet collision probability, insufficient channel utilization and low throughput. With the rapid development of communication and computer industry, there are more and more open frequency points, and the shortcomings of single-channel MAC protocol performance and channel waste are highlighted. Finding a multi-channel MAC protocol solution suitable for wireless ad hoc networks has become a hot research topic. In this paper, the research background of wireless ad hoc networks and the existing MAC protocols are studied. A multi-channel MAC protocol based on channel negotiation is designed and implemented. The main idea of the protocol is to divide the channel into non-special control channel and data channel according to its function. A list of channel states is attached to each node, through which free channel and value coding are calculated, and channel reservation is completed by handshaking signals and broadcast messages on the control channel. The main work of this paper is as follows: the design of multi-channel MAC protocol: this paper analyzes the existing MAC protocol based on the basic concept of wireless ad hoc network. This paper also points out the problems existing in the MAC protocol which is suitable for wireless ad hoc networks at present, and designs a multi-channel MAC protocol based on channel negotiation, which solves the following problems: Channel assignment problem. Research on the performance of Multi-channel MAC Protocol: this paper uses NS-2 simulation tools to modify the simulation model, add CN-MMAC protocol, compare the performance of CN-MMAC protocol with other multi-channel MAC protocol, and compare the performance of CN-MMAC protocol with other multi-channel MAC protocol. It is proved that the multi-channel MAC protocol designed in this paper has good performance. The realization of the multi-channel MAC protocol is to transplant the multi-channel MAC protocol designed in this paper on the hardware platform to provide the transparent transport interface of the MAC layer for the wireless ad hoc network protocol stack. It is proved that the multi-channel MAC protocol designed in this paper has good portability and good practical value. The research of QoS guarantee mechanism based on CN-MMAC protocol: setting different Backoff algorithms according to service priority, adjusting the channel access mechanism, Simulation results show that the proposed scheme can effectively improve the quality of service of real-time services. The full text is summarized and the research direction of the next step is pointed out.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN92
【共引文献】
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,本文编号:1540288
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