机器通信中基于优先级分组的CSMA协议研究

发布时间：2021-12-09 04:34

　　随着物联网技术的不断发展,各种智能硬件逐渐走入我们的生活。目前,智能家庭、智慧城市等概念层出不穷。但是,随着物联网的发展,机器间（M2M）通信这一物联网中最重要的通信方式面临的挑战也越来越大,这是因为随着智能节点的数量呈现出爆发增长的趋势,大量节点需要高效的接入网络,给传统的随机接入方式带来了前所未有的挑战。本文将围绕M2M通信中的随机接入过程展开研究,研究重点在于当网络中存在大量节点时,如何降低接入碰撞概率、减小接入时延和提高网络能量效率。首先,针对机器通信中大规模节点接入时易造成网络拥塞使得传输效率降低的问题,分析了单信道载波侦听多址接入（CSMA）协议,并在此基础上基于降低数据包发生冲突概率、提高接入效率的思想提出了一种基于频率分组的多信道CSMA协议。通过将信道划分为多个子信道、节点也划分为多组,且每一组节点对应一个子信道的方法,降低了每一个子频带中参与竞争的节点数量,从而减小了发生冲突的概率,降低了时延并提高了能量效率。并且验证了当负载超过一定时延阈值或能效阈值时,应用更多的子信道有助于降低接入时延、提高能量效率。其次,针对物联网环境中节点的多样性及不同应用对网络的不同要求,... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

随机接入时隙分布示意图

在 CSMA 协议中，包含了多种传输方式，包括 1 持续 CSMA及非持续 CSMA，这几种传输方式的具体流程已在第二章中做了详细阐述MA 已经在 IEEE 802.15.4 标准中被确定作为低速数据传输方式[42]，在本次主要研究非持续 CSMA，即数据发送节点如果侦听到信道繁忙，则随机等侦听信道，直到信道空闲时立即发送数据。一个圆形小区，基站位于小区的正中间，大量 M2M 节点均匀置于该圆形小M 节点在发送数据包时采用非持续 CSMA 方式。定义网络中所有节点的数g ，也即流量负载，其中包含了两个部分，分别是新数据包到达速率和以前重新发送时的到达速率。为了简化分析，我们假设确认数据包会在另一个输，不影响数据包的发送。此时，信道有两种状态，分别是闲状态（Idle），在忙状态时，如果有其他节点发送数据，则会导致两次数据发送发生冲突信道的具体状态可以利用图 3.1 所示的马尔科夫链表示。

组的 CSMA 协议及性能分析和分析中，所有节点在需要发送数据时竞争的是整个，当网络内节点数量很多的时候，发生冲突的可能频带资源都将被浪费，大大降低了信道的利用率、一个数据包可能需要经过更多次的重传才能发送成些靠电池供电且电池不易更换的场景中会带来很大提出了一种基于频率分组的多信道 CSMA 协议，通将所有节点也划分成多个组，每一个组对应一个子频带发送或接收数据。降低了每一个子信道中参与的情况下，每个子信道中由于节点发送数据造成冲减少了由于发生冲突后数据重发而导致的能量浪费

【参考文献】：
期刊论文
[1]随机接入协议:研究综述[J]. 肖瑶,周宗仪.  通信技术. 2003(01)

博士论文
[1]无线局域网络随机信道接入控制机制研究[D]. 毛建兵.电子科技大学 2010

硕士论文
[1]CSMA信道接入技术优化研究[D]. 张茗.南京理工大学 2016
[2]LTE随机接入中的前导码管理与退避算法[D]. 王伟.北京交通大学 2009



本文编号：3529927