运动场景下无线自组织网络接入技术研究

发布时间：2020-03-22 12:08

【摘要】：无线自组织网络(Ad-hoc网络)是一个无中心,多跳的对等分布式网络,具有高效、便捷部署的特点,因此广泛应用于无需基础设施的通信场合。在Ad-hoc网络中,每个节点兼具通信节点和路由器的功能,它是无线通信技术和计算机网络技术的结合。Ad-hoc网络的MAC协议协调多节点访问共享信道,对下连接物理层,对上承接网络层,MAC层的效率对网络性能的影响至关重要。在运动场景下,由于网络的拓扑变化引起的无线通信链路失效、时隙合并碰撞等现象对MAC协议性能产生较大影响。目前,多数的文献对移动自组织网络的MAC协议性能的分析都是通过仿真分析的。事实上,从理论上分析移动节点作为入侵终端对MAC协议的影响具有较好的理论意义和现实需求。因此,本文对运动场景下Ad-hoc网络MAC协议的性能进行研究,本文主要内容如下:首先,时隙同步是TDMA协议正常工作的必要前提。由于无线组织网络的拓扑结构是一个随机几何图(RGG),本文分析推导了随机几何图的度分布与分布式同步算法收敛速度的关系。其次,动态分配TDMA协议中待发送数据节点在一帧的开始阶段预约业务时隙,以实现时隙的动态分配。本文通过建立一阶马尔可夫模型,推导了这一类协议在饱和状态下的吞吐量表达式。并分别从数值分析和仿真分析中得到这一类协议的吞吐量与接入概率,节点数量和一帧时隙总数之间的关系。最后,节点的移动引起的“入侵终端”会对MAC协议性能造成影响。本文结合车辆移动模型,在给定节点密度时,分别推导了饱和状态下,通信链路失效概率和时隙的合并碰撞概率,结合通信链路失效概率和时隙的合并碰撞概率进一步推导了 TDMA协议的吞吐量,并分别从数值分析和仿真分析中得到行驶速度标准差与链路失效概率、合并碰撞概率和吞吐量之间关系。
【图文】：

自组织网络,平面结构

动通信方式充满了期待。由于传统的移动通信通常需要借助固定基础设用户进行通信，无法实现快速部署，缺少灵活性。特别地，在医疗救险以及军事战场等紧急特殊场景中，传统的无线网络便无法发挥作用。不依赖固定基础设施的移动通信方式，一种被称为无线自组织网ｈｏｃ网络）技术应运而生，引发了学术界广泛关注并进行深入研究逡逑ｄ－ｈｏｃ网络概述逡逑ｄ－ｈｏｃ网络是一个无中心、多跳的分组网络。它通常由若干个配备无线的移动设备组成临时的多跳自治系统。这些移动终端都是对等的且具有，它们通过无线连接构成任意拓扑结构的网络，如图１－１所示。此类网一些特殊紧急场景中独立工作，也可应用为因特网或者蜂窝无线网的边

隐藏终端,问题

１．１．２邋Ａｄ－ｈｏｃ网络协议模型与ＭＡＣ协议设计要求逡逑参照ＯＳＩ的７层协议模型［１１］，可以将现有的Ａｄ－ｈｏｃ网络协议模型划分为５逡逑层，分别为物理层、媒体接入控制层、网络层、传输层和应用层［１２］，，如图１－２逡逑所示。位于第二层的媒体接入控制（ＭＡＣ）层连接网络层和物理层，其功能是逡逑统筹、协调多节点共享有限的网络带宽资源。逡逑应用服务逦应用层逡逑传输服务逦传输层逡逑转发和路由逦网络层逡逑链路控制层逡逑逦媒体接入控制层逡逑信道接入逡逑无线信道逦物理层逡逑图１－２邋Ａｄ－ｈｏｃ网络协议模型逡逑Ａｄ－ｈｏｃ网络中的信道是无线广播信道，它由网络中的各节点共享。因此对逡逑节点访问信道进行控制是ＭＡＣ协议需要解决的核心问题。相比于有线网络，逡逑Ａｄ－ｈｏｃ网络的无线带宽资源相对匮乏，这要求设计的ＭＡＣ协议能够高效充分地逡逑利用宝贵的信道资源。同时，良好的ＭＡＣ协议是支持不同业务ＱｏＳ的关键［１３］。逡逑因此对Ａｄ－ｈｏｃ网络的ＭＡＣ协议进行研宄具有重要的意义。逡逑３逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】