基于负载统计的空基自组网的接入控制算法研究

发布时间：2017-04-27 09:09

  本文关键词：基于负载统计的空基自组网的接入控制算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,传统的基于固定时隙分配方式的接入控制协议,由于是时隙分配机制的天然缺陷,组网方式的单一缓慢,已经很难适现代战争对无线通信网络功能的需要。以Ad Hoc为代表的新一带网络,以其自组织,快速,灵活,实时等特点,正在深刻的影响着世界。以往的基于固定时分多址类的接入控制协议已经难以满足新一代网络的信道资源分配需求,所以,设计一种能够适应无线军事网络通信需求,并且高效的利用无线信道资源的接入控制算法具有非常重要的意义。本文基于传统信道接入控制算法的不足和空基自组网本身的特点,提出了一种适应于空基自组网的MAC层算法VTP-TD(Virtual Token Passing Time Division),该算法包括节点的流量预测和负载统计,节点的时隙分配,节点的信道接入控制三个部分。文章对空基网络节点的流量预测采用差分自回归移动平均模型(ARMIA,Autoregressive Integrated Moving Average Model),通过原始数据的预处理,模型基于AIC准则的定阶,最小二乘法的模型系数的确定,建立空基自组网节点的流量预报方程,对节点未来一段时间内的流量负载情况作出预测,并进行了仿真分析。根据负载预测结果和业务的优先级,对节点的负载进行统计分析。建立空基自组网的负载统计模型AN-LSM。文章通过对空基自组网的时隙资源分配问题进行博弈论(Game Theory)分析,发现存在纳什均衡,可以采用博弈论的纳什议价解理论进行时隙资源的动态分配。结合负载统计模型,文章提出了一种分布式的时隙资源分配算法GTLS-TSD(Game Theory Load Statistical Time Slots Division)。节点的信道接入控制采用虚拟令牌环(Virtual Token Passing)技术,包括令牌环的正常运转,节点的入环和离环,以及令牌环的中断和恢复。通过虚拟令牌环在节点间的传递,节点依次获得信道的使用权,并按照时隙分配算法获得的时隙数目决定占有令牌环的时间。文章提出了空基自组网的MAC层接入控制算法VTP-TD,设计实现了该算法,并对算法进行了性能仿真分析。该算法在平均传播时延,吞吐量,时隙利用率等性能指标上均高于固定类TDMA算法。而且能够提供不同优先级业务的区分服务。
【关键词】：空基自组网 负载统计 博弈论 时隙分配 虚拟令牌环
【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】：TN915.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 缩略词表12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.2 无线自组网MAC层接入控制算法国内外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要贡献与创新16-17
• 1.4 本文的结构安排17-18
• 第二章 空基自组网的流量预测和负载统计模型18-39
• 2.1 无线网络流量预测模型研究18-20
• 2.2 ARIMA模型的基本原理20-22
• 2.3 ARIMA模型的建立22-28
• 2.3.1 原始流量数据的预处理22-23
• 2.3.2 模型的识别和定阶23-24
• 2.3.3 模型的参数估计和检验24-26
• 2.3.4 模型对节点未知流量的预测和分析26-28
• 2.4 基自组网的流量预测和仿真分析28-35
• 2.4.1 空基自组网的流量特征28
• 2.4.2 空基自组网的AN-ARIMA模型的算法实现28-30
• 2.4.3 空基自组网的AN-ARIMA模型的算法仿真分析30-34
• 2.4.4 空基自组网的AN-ARIMA模型的算法预测性能评价34-35
• 2.5 空基自组网的节点负载统计模型35-37
• 2.5.1 空基自组网节点业务优先级的划分35-36
• 2.5.2 空基自组网节点的负载统计模型36-37
• 2.6 本章小结37-39
• 第三章 基于负载统计和博弈论的时隙分配算法GTLS-TSD39-54
• 3.1 博弈论的定义和分类39-42
• 3.1.1 博弈论的基本定义39-40
• 3.1.2 纳什均衡40-41
• 3.1.3 帕累托最优41
• 3.1.4 博弈论的分类41-42
• 3.2 博弈论在无线网络资源分配中的应用42
• 3.3 空基自组网博弈论模型42-44
• 3.3.1 空基自组网时隙资源分配利用博弈论的可行性分析42-43
• 3.3.2 空基自组网的博弈论分析43-44
• 3.3.3 空基自组网博弈的议价解理论44
• 3.4 基于负载统计和博弈论的时隙分配算法GTLS-TSD的设计44-49
• 3.4.1 节点之间的时隙竞争的博弈45-46
• 3.4.2 时隙资源分配纳什均衡存在的证明46-47
• 3.4.3 GTLS-TSD时隙分配算法的设计思想47
• 3.4.4 时空基自组网的时隙分配算法GTLS-TSD47-49
• 3.5 基于负载统计和博弈论的时隙分配算法GTLS-TSD的性能仿真49-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 基于虚拟令牌环技术的空基自组网的MAC算法54-75
• 4.1 无线网络MAC算法概述54-57
• 4.1.1 基于固定分配的MAC算法55
• 4.1.2 基于随机竞争的MAC算法55-56
• 4.1.3 基于预约的MAC算法56-57
• 4.2 基于虚拟令牌换技术的空基自组网的MAC接入机制57-65
• 4.2.1 空基自组网环形逻辑拓扑结构57-58
• 4.2.2 空基自组网虚拟令牌环的运转58-59
• 4.2.3 空基自组网节点的入网和离网59-60
• 4.2.4 虚拟令牌环的中断和恢复机制60
• 4.2.5 空基自组网的时间划分机制60-63
• 4.2.6 空基自组网的帧结构63-65
• 4.3 基于GTLS-TSD时隙分配算法和虚拟令牌环的VTP-TD MAC算法65-69
• 4.3.1 空基自组网的时隙分配方案65-67
• 4.3.2 VTP-TD算法的设计思想67
• 4.3.3 VTP-TD算法的实现67-69
• 4.4 VTP-TD算法的性能仿真69-72
• 4.4.1 VTP-TD算法时隙利用率仿真69-70
• 4.4.2 VTP-TD算法网络系统吞吐量的仿真70-71
• 4.4.3 VTP-TD算法时延的仿真71-72
• 4.5 VTP-TD算法和固定TDMA类MAC算法的对比分析72-74
• 4.5.1 时隙利用率的对比72
• 4.5.2 系统吞吐量的对比72-73
• 4.5.3 传输时延的对比73-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王小军;赵玉亭;;基于博弈论的自组网数据链资源调度分析[J];电子制作;2013年10期

2 王俊松;高志伟;;基于RBF神经网络的网络流量建模及预测[J];计算机工程与应用;2008年13期

  本文关键词：基于负载统计的空基自组网的接入控制算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：330317