基于定向天线Ad Hoc网络的MAC协议研究

发布时间：2017-04-18 12:02

  本文关键词：基于定向天线Ad Hoc网络的MAC协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来,由于无线Ad Hoc网络的组网灵活性强、支持移动性、易于迅速展开、系统整体抗毁能力强和系统成本低等高实用性的特点,被广泛应用于灾难重建和营救、数字化与自动化战场、农业以及人民生活等网络场景中。然而,随着移动网络部署面积的扩大和网络容量以及网络带宽需求的增加,全向Ad Hoc网络已经无法得到满足。因此引入定向天线,利用定向天线在天线增益、传输范围和抗干扰能力的优势,可以极大改善移动Ad Hoc网络的性能。然而在无线Ad Hoc网络中应用定向天线,就不可避免的要重新设计接入协议,使定向天线的性能和优势得以发挥。因此本文对无线Ad Hoc网络中定向接入机制进行了研究。因为采用基于竞争的CSMA协议会带来碰撞问题,以及考虑到网络实时性,本文的MAC协议选用TDMA算法进行设计,时隙的分布式分配通过每个节点维护的位置信息表完成。邻居发现采用全向周期性发送hello包,接收节点接收hello包并通过更新位置信息表的方式发现邻居节点,与此同时介绍了不同的定向邻居发现。本文设计的接入协议在每个时隙中增加一个竞争阶段,可同时满足最多2个节点进行数据收发,以实现空间复用。时隙竞争阶段,没有采取以往传统的CSMA竞争机制,取而代之的是二进制倒计时机制,利用节点MAC地址唯一性产生的忙音序列进行竞争,完全避免了节点接入过程引起的碰撞和退避。本文还改进了二进制倒计时机制,实现支持优先级。本接入机制还具备有助于减小干扰、降低能耗的自适应功率控制功能。本文最后理论分析了无线Ad Hoc网络的吞吐量和平均发送时延,并在仿真软件MATLAB上设置相应场景对理论分析进行验证,得到相似的仿真结果。还对本文提出的定向接入机制与传统的全向TDMA接入机制、IEEE 802.11、DMAC和MMAC在NS2仿真软件上进行仿真对比。从结果得出,本文提出的基于定向TDMA协议在吞吐量、平均延时、丢包率和功率效率多项网络性能上有显著提高。
【关键词】：TDMA 定向天线 无线Ad Hoc网络
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本论文的研究背景和意义11
• 1.2 Ad Hoc网络引入定向天线11-12
• 1.3 国内外研究历史与现状12-14
• 1.4 研究内容14-15
• 1.5 本论文的结构安排15-17
• 第二章 Ad Hoc网络及MAC协议简介17-24
• 2.1 Ad Hoc网络概述17-22
• 2.1.1 Ad Hoc网络的特点17-18
• 2.1.2 Ad Hoc网络的拓扑结构18-20
• 2.1.3 Ad Hoc网络的应用20-21
• 2.1.4 Ad Hoc网络的接入技术21-22
• 2.2 经典的MAC协议22-23
• 2.2.1 ALOHA协议22
• 2.2.2 载波侦听多址访问协议22
• 2.2.3 基于控制分组握手的访问控制协议22
• 2.2.4 IEEE 802.11协议22-23
• 2.2.5 忙音类多址访问协议23
• 2.3 小结23-24
• 第三章 定向接入的研究与分析24-38
• 3.1 定向天线的模型分析24-29
• 3.1.1 定向天线的基本分类24-26
• 3.1.2 定向天线的天线模型26-29
• 3.2 定向Ad Hoc网络存在的问题29-31
• 3.2.1 听不见问题29
• 3.2.2 隐藏终端问题29-30
• 3.2.3 邻居定位和邻居发现问题30-31
• 3.3 改进的定向MAC协议31-37
• 3.3.1 基于随机的定向MAC协议31-34
• 3.3.2 基于调度的定向MAC协议34-35
• 3.3.3 Ad Hoc网络定向MAC协议的比较35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 基于TDMA定向MAC协议的设计与理论分析38-57
• 4.1 基于TDMA定向MAC协议的场景38-40
• 4.1.1 网络拓扑38-39
• 4.1.2 定向天线39
• 4.1.3 空间复用39-40
• 4.2 基于TDMA定向MAC协议的框架40
• 4.3 基于TDMA定向MAC协议的模块40-47
• 4.3.1 同步40-41
• 4.3.2 邻居发现41-43
• 4.3.3 自适应功率控制43-44
• 4.3.4 时隙竞争44-45
• 4.3.5 时序设计45-47
• 4.4 基于TDMA定向MAC协议的工作流程47-49
• 4.5 基于TDMA定向MAC协议的特点49-50
• 4.6 基于TDMA定向MAC协议理论分析50-53
• 4.6.1 网络吞吐量50-52
• 4.6.2 平均延迟52-53
• 4.7 理论分析验证53-55
• 4.7.1 理论仿真场景设置53-54
• 4.7.2 理论仿真结果分析54-55
• 4.8 本章小结55-57
• 第五章 基于TDMA定向MAC协议的性能仿真57-69
• 5.1 NS2介绍57-60
• 5.2 场景设置60
• 5.3 仿真结果分析60-68
• 5.3.1 天线扇区数对性能的影响61-63
• 5.3.2 节点密度对性能的影响63-65
• 5.3.3 数据速率对性能的影响65-67
• 5.3.4 能量效率67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69
• 6.2 工作展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 聂春雷;;计算机MAC地址和IP地址的探讨[J];电脑知识与技术;2006年11期

2 张明;瞿朝成;徐刚;郭小燕;;MAC地址深入解析[J];甘肃高师学报;2006年05期

3 ;“美国制造”新款Mac电脑即将上市 起价为2999美元[J];黑龙江科技信息;2013年36期

4 ;全新驱动 免费升级——惠普推出支持Mac的驱动程序[J];计算机与网络;2003年05期

5 陈冬霞;了解你的Mac机 提高内存利用率[J];桌面出版与设计;1997年04期

6 陈玉娟,刘菲;关于IP地址与MAC地址的转换研究[J];内蒙古科技与经济;2003年08期

7 安建伟;周贤伟;黄欢;武晓博;;车载自组网MAC层的安全问题研究[J];计算机应用研究;2009年05期

8 孙宁;陆安江;张正平;;星形无线网络专用MAC协议SNS-MAC[J];信息技术;2010年04期

9 ;强制退出Mac程序的六种方法[J];计算机与网络;2012年05期

10 悠然;;Mac电脑2009年新款九大变化[J];数码先锋;2009年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐洁磐;柏文阳;;基于MAC的数据库安全模型探讨[A];第十八届全国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2001年

2 林钟楷;程良伦;;Hs-MAC:一种针对突发大规模接入的无线传感器网络MAC协议[A];中国自动化学会中南六省（区）2010年第28届年会·论文集[C];2010年

3 余晟;;无线局域网中MAC层阻塞攻击分析[A];全国计算机安全学术交流会论文集（第二十四卷）[C];2009年

4 李金伟;;关于TP文件状态修改的实用MAC[A];四川省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

5 邹媛媛;刘晓华;;具有模型不确定性的单值MAC鲁棒性分析(英文)[A];第二十三届中国控制会议论文集（上册）[C];2004年

6 陈潇;余敬东;;移动Ad Hoc网络MAC协议：FPRP和改进的FPRP[A];第五届中国通信集成电路技术与应用研讨会会议文集[C];2007年

7 李文;应启戛;;以太网与控制网的MAC层仿真评估[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年

8 李长乐;李建东;蔡雪莲;;WLAN有效支持智能天线应用的MAC协议[A];2004’中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2004年

9 倪卫国;钟泰迪;;两种靶控输注浓度瑞芬太尼对七氟醚MAC_(BAR)的影响[A];2006年浙江省麻醉学学术年会论文汇编[C];2006年

10 杨双懋;郭伟;苏俭;;多跳无线网络MAC协议研究[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 MAC;巧妙捆绑IP地址与MAC地址[N];计算机世界;2004年

2 本报记者 王春超;亚马逊推Mac下载商店 正面挑战苹果独大格局[N];通信信息报;2011年

3 易文;Mac电脑迎新版办公软件Office 2008本月推出[N];电子资讯时报;2008年

4 本报记者 吴舒娴;苹果Mac瞄准中国市场 库克借明星效应强化融合[N];通信信息报;2012年

5 棠棠;用“MAC地址控制”管理局域网用户[N];电脑报;2004年

6 孙成;快速绑定动态IP和MAC地址[N];电脑报;2004年

7 ;苹果Mac机可能采用英特尔芯片[N];计算机世界;2005年

8 本报记者 廖庆升;苹果将推Mac应用商店 或改变PC厂商商业模式[N];通信信息报;2010年

9 河南 徐安峰;快速批量绑定MAC地址和IP地址[N];电脑报;2003年

10 江苏 缪红燕;PC与MAC互连大全[N];电脑报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 习勇;信道自适应的交叉层MAC协议设计研究[D];国防科学技术大学;2006年

2 岳然;基于Ad hoc网络的MAC协议的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 黄联芬;基于环境认知的无线Mesh网络MAC协议的研究[D];厦门大学;2008年

4 刘月阳;无线分布式网络中基于能量的路由算法和MAC算法研究[D];北京邮电大学;2006年

5 肖峻峰;无线网络MAC协议性能分析与改善[D];北京邮电大学;2006年

6 何敏;移动Ad Hoc网络MAC协议研究[D];电子科技大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高乐;无线传感网MAC协议自适应优化策略研究[D];南京理工大学;2015年

2 吴昊;面向能耗均衡的低占空比MAC协议研究与设计[D];山东大学;2015年

3 鲁璐;基于定向天线Ad Hoc网络的MAC协议研究[D];电子科技大学;2015年

4 郝帅;车载自组织网络下的MAC协议研究[D];西安电子科技大学;2013年

5 肖仪;基于WAVE的车载自组织网络MAC协议研究[D];湖南大学;2012年

6 程明策;基于混合天线模式的无线自组织网MAC协议的设计与实现[D];苏州大学;2013年

7 杨浩;M-MAC:一种新型的无线传感器网络MAC协议[D];上海交通大学;2013年

8 秦朗;基于SMAC的移动传感器网络低能耗MAC协议设计[D];西北大学;2013年

9 李媛媛;MAC改性沥青SMA在高等级公路罩面中的应用研究[D];山东科技大学;2010年

10 张娜;无线局域网MAC层协作通信改进算法研究[D];山东大学;2012年

  本文关键词：基于定向天线Ad Hoc网络的MAC协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：314805