无线Mesh网络MAC下层协议的研究与实现

发布时间：2017-04-23 02:02

  本文关键词：无线Mesh网络MAC下层协议的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN),又称为无线网状网,与传统的无线网络不同,无线Mesh网络是一种无中心的、自组织的、分布式的无线多跳网络。一开始,无线Mesh网络技术只是用于解决通信“最后一公里”问题,但是由于无线Mesh网络多跳性、结构灵活、低成本等优点,无线Mesh网络技术也用在了LTE等未来移动通信网络系统中。本文在对于无线Mesh网络MAC下层进行了研究的基础上,设计了一套“专用TD-LTE携行接入网关”中无线Mesh网MAC下层协议,并采用软件无线电基带芯片SB3500,对MAC下层进行了实现。本文首先从无线Mesh网络的产生背景与研究现状、无线Mesh网络架构与定义、无线Mesh网络特点以及无线Mesh网络的应用场景四个方面对无线Mesh网络进行了介绍：其次,研究了现有无线Mesh网络和无线Ad hoc网络的MAC层(媒体接入控制层)协议,对无线Mesh网络MAC层的超帧、MAC帧类型、优先竞争接入方式(DRP)和分布式预约协议(DRP)进行了介绍,并对于MAC下层一些机制进行了详细的分析,包括RTS/CTS握手机制、ACK机制、同步机制、PCA机制等。随后,本文采用软件无线电基带芯片SB3500,对MAC下层协议进行实现。MAC下层主要划分为7个部分：MAC调度器、管理控制模块、信标偷令帧处理模块、控制帧处理模块、MPI帧处理模块,与MAC上层之间的WMN上层下层接口,以及与下层PHY层之间的MPI接口。实现了MAC下层对于物理层控制、超帧管理、MAS解析、握手机制、确认机制、DRP和PCA两种信道接入机制等功能,然后通过和PHY层和MAC上层进行整合、调试与测试,实现WMN模块并给出其结果展示。最后,针对无线Mesh网络的节能需求,提出了一种适用于WMN模块的节能节点选举算法来降低网络能耗,该算法借鉴图论的一些成果,在考虑多种节能参数的情况下,选出连通支配集节点作为非节能节点进行代理,其他节点作为节能节点可以进行休眠,进而降低整个网络能耗。并采用NS2+MATLAB相结合的方法,对节能算法和网络节能效果进行仿真,验证了该算法对于WMN模块可以起到很好的节能效果,为之后的WMN模块中的节能实现打下了理论基础。
【关键词】：无线Mesh网络 MAC下层 SB3500 节能
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 无线网状网概述11-15
• 1.1.1 无线Mesh网络产生背景与研究现状11-12
• 1.1.2 无线Mesh网络定义与架构12-13
• 1.1.3 无线Mesh网络特点13-15
• 1.1.4 无线Mesh应用场景15
• 1.2 论文的研究内容和意义15-16
• 1.3 论文章节安排16-17
• 第二章 无线Mesh网络MAC下层协议17-29
• 2.1 无线Mesh网络MAC层分析17-20
• 2.1.1 无线Mesh网络MAC层综述17-18
• 2.1.2 超帧18
• 2.1.3 MAC层帧18-19
• 2.1.4 优先竞争接入(PCA)19
• 2.1.5 分布式预约协议(DRP)19-20
• 2.2 无线Mesh网络MAC下层协议20-27
• 2.2.1 RTS/CTS握手协议20-21
• 2.2.2 确认(ACK)机制21-22
• 2.2.3 BPST对齐22
• 2.2.4 保护时间22-23
• 2.2.5 帧间隔23-24
• 2.2.6 PCA机制24-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第三章 无线Mesh网络MAC下层设计及实现29-65
• 3.1 基带芯片SB3500及其开发工具29-32
• 3.1.1 芯片架构和特点29-30
• 3.1.2 开发工具30-32
• 3.2 MAC下层具体实现32-56
• 3.2.1 MAC下层总体设计32-34
• 3.2.2 MAC调度器34-42
• 3.2.3 管理控制模块42-45
• 3.2.4 MPI帧处理模块45-48
• 3.2.5 信标/命令帧处理模块48-49
• 3.2.6 控制帧处理模块49-50
• 3.2.7 WMN上层下层接口50-54
• 3.2.8 MPI接口54-56
• 3.3 MAC下层DSP的实现结果与测试56-64
• 3.3.1 调试与测试56-63
• 3.3.2 结果展示63-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第四章 WMN节能选举算法的研究与仿真65-75
• 4.1 一种基于图论的节能节点选举算法65-69
• 4.1.1 算法的数学模型65
• 4.1.2 具体算法65-69
• 4.2 算法仿真69-71
• 4.3 仿真结果71-73
• 4.3.1 节能节点的选举结果71-72
• 4.3.2 网络能耗性能仿真72-73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 全文总结75
• 5.2 展望75-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-83
• 作者简介83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄薇;卢立常;万鹏;;空间信息传输网络层协议分析[J];无线电工程;2009年12期

2 房鼎益,罗景仁;3~+网络系统网络层协议的分析[J];微电子学与计算机;1991年11期

3 刘翔,陈抗生;个人中心化的全IP无线网络[J];移动通信;2002年07期

4 Kevin Kennedy;新纪元网络的召唤[J];计算机与网络;1999年06期

5 易著梁;;无线Mesh网络在医院中的应用探索[J];广西教育;2013年47期

6 ;网络问答[J];电脑应用文萃;2005年11期

7 刘洁;何倩;;网络层协议[J];制造业自动化;2011年02期

8 Margiex;;IPv6简介及应用[J];中文信息;2002年12期

9 赵泽良,沈昌祥;VPN及在内部网络中的应用[J];网络安全技术与应用;2001年12期

10 陈鹏;;打造安全的IP网络[J];计算机教育;2004年05期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 郑伟宏;;IPV6技术及其在3G网络中的应用[A];2005'中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2005年

2 姜芳芳;;IP技术和IP网络的概述[A];2005年安徽通信论文集[C];2006年

3 温蜀山;李乐民;孙海荣;;宽带IP网络发展研究[A];四川省通信学会1999年学术年会论文集[C];1999年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王浩;在移动网络中部署IPv6[N];人民邮电;2005年

2 中国电信股份有限公司北京研究院 解冲锋 王和宇 史凡;关于NGI中IPv6网络部署的思考[N];通信信息报;2005年

3 中国电信股份有限公司北京研究院 解冲锋 王和宇 史凡;在NGI网络中稳健部署IPv6[N];人民邮电;2005年

4 ;发展NGI网络的战略思考[N];人民邮电;2004年

5 北电网络公司企业网系统部高级系统工程师 赵湘龙;视频/语音/数据三网合一广域网的典范（四）[N];通信产业报;2000年

6 信息产业部电信研究院 田辉;MPLS升华IPv6应用[N];通信产业报;2005年

7 田辉;MPLS推进IPv6应用[N];人民邮电;2006年

8 ;实达网络走个性化之路[N];中国计算机报;2002年

9 ;按构形分类的VPN应用[N];计算机世界;2001年

10 ;融入MPLS网络[N];网络世界;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 王超;车载自组织网络的数据传输技术研究[D];北京理工大学;2015年

2 崔子修;网络空间的社会哲学分析[D];中共中央党校;2004年

3 王炫;Ad Hoc网络中MAC层和网络层协作问题研究[D];西安电子科技大学;2007年

4 王大鹏;无线Mesh网络中高效公平通信协议的研究[D];中国科学技术大学;2009年

5 税国军;基于802.11的无线Mesh网络MAC层和网络层协议研究[D];北京邮电大学;2008年

6 任娟;无线Mesh网络的资源分配及拥塞控制算法研究[D];北京交通大学;2010年

7 夏海轮;无线Ad hoc网络MAC协议及相关技术的研究[D];北京邮电大学;2007年

8 毕远国;车载Ad Hoc网络媒体访问控制与信息广播技术研究[D];东北大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 罗晋;IPsec在卫星IP网络中的改进与应用[D];电子科技大学;2014年

2 熊沙陵;成都联通3G网络IPRAN的设计与实现[D];电子科技大学;2013年

3 潘杰;容延容断网络信息安全研究[D];西安电子科技大学;2015年

4 陈俊;无线Mesh网络MAC下层协议的研究与实现[D];东南大学;2015年

5 张文革;内蒙古全区政法系统网络共建的技术方案及实现[D];内蒙古大学;2007年

6 张涛;VPN技术在中国联通网络中的应用研究[D];山东大学;2012年

7 董芳;Ad Hoc网络层协议的设计与仿真[D];浙江大学;2005年

8 林华波;Ad Hoc战术网络的仿真研究[D];重庆大学;2006年

9 李宏浩;WCDMA系统IUB接口无线网络层协议的研究与实现[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年

10 雷路路;Wireless HART网络层软件设计及密钥管理研究[D];浙江大学;2011年

  本文关键词：无线Mesh网络MAC下层协议的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：321626