基于智能天线的ITS无线Mesh网络MAC方法研究
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【摘要】:智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是交通运输现代化的发展方向,要求相应的无线网络具备高实时服务质量(Quality of Service, QoS)保障性能。无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks, WMN)以其具有的不依赖有线基础网络灵活构建、全无线多跳广域覆盖、易维护以及抗毁能力强等特点,成为了能够有效满足ITS应用要求的支撑网络技术。带宽是无线Mesh网络的瓶颈问题,基于智能天线的时空信号处理已经成为各种通信系统的关键技术,在无线Mesh中引入智能天线,能提高带宽的利用率,很大程度上提高网络的性能。针对应用背景的需求和承载网络的瓶颈,本文开展了基于智能天线的无线Mesh网络的媒介访问控制(Media Access Control, MAC)技术的研究。论文结合智能天线所带来的问题,深入分析了现有的基于智能天线的无线Mesh网络相关MAC控制技术;根据ITS系统特定业务的QoS质量保障要求,分析了IEEE802.11e中的QoS保障机制;此外,还着重关注了队列头阻塞问题(Head of Line Blocking, HOL)的产生与解决方法。根据已有的研究成果,本文提出了一种新的基于智能天线MAC的优化方法HOL_DMAC,通过将DMAC技术和EDCA机制结合的方式,增大带宽利用率,保障ITS业务的QoS要求,并调整业务队列的调度算法,解决引入定向天线所带来的队列头阻塞问题。最后,通过在相应网络仿真平台上搭建结合实际的进程模型、节点模型和网络模型,进行网络性能的仿真分析,得出相应结果表明此改进方法具有实用性和一定的研究参考价值。
【关键词】:智能交通系统 无线Mesh网络 媒介访问控制 服务质量 HOL
【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;TN821.91
【目录】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-12
- 英文缩略语12-14
- 第1章 绪论14-18
- 1.1 课题背景14-16
- 1.2 课题研究目标16
- 1.3 课题研究内容16-17
- 1.4 论文安排17-18
- 第2章 无线Mesh网络与智能天线18-31
- 2.1 无线Mesh网络18-20
- 2.1.1 无线Mesh网络的特点19
- 2.1.2 无线Mesh网络的关键技术19-20
- 2.2 IEEE 802.11协议20-26
- 2.2.1 DCF机制20-22
- 2.2.2 EDCA机制22-23
- 2.2.3 DCF与EDCA的性能比较23-26
- 2.3 ITS业务QOS需求26-28
- 2.4 智能天线28-30
- 2.4.1 智能天线的分类28-30
- 2.4.2 天线模型30
- 2.4.3 智能天线的优势与弊端30
- 2.5 本章小结30-31
- 第3章 基于智能天线的MAC协议31-43
- 3.1 基于全向天线的MAC协议31-32
- 3.1.1 隐藏终端31-32
- 3.1.2 暴露终端32
- 3.2 引入智能天线所带来的若干问题32-35
- 3.2.1 聋节点问题32-33
- 3.2.2 新隐藏终端问题33
- 3.2.3 功率增益不对称33-34
- 3.2.4 队列头阻塞问题34-35
- 3.3 基于智能天线的MAC协议35-40
- 3.3.1 D-MAC协议35-36
- 3.3.2 ORTS-OCTS协议36
- 3.3.3 M-MAC协议36-38
- 3.3.4 Tone DMAC协议38-39
- 3.3.5 几种协议的比较39-40
- 3.4 引入智能天线前后吞吐量的计算40-42
- 3.5 本章小结42-43
- 第4章 一种基于队列头阻塞的优化和业务QoS保障的智能天线MAC协议43-54
- 4.1 协议的工作环境43-44
- 4.2 节点存储信息与帧格式的定义44-45
- 4.3 基于智能天线和EDCA的协议EDCA_DMAC45-49
- 4.4 缓解队列头阻塞问题的HOL_DMAC协议49-53
- 4.5 本章小结53-54
- 第5章 仿真与结果验证54-73
- 5.1 仿真平台简介54-55
- 5.2 HOL_DMAC协议的仿真模型55-62
- 5.2.1 天线模型55-56
- 5.2.2 节点模型56-57
- 5.2.3 进程模型57-62
- 5.3 网络性能仿真62-72
- 5.3.1 几种协议下网络性能的比较63-69
- 5.3.2 几种协议下业务QoS的比较69-72
- 5.4 本章小结72-73
- 第6章 总结与展望73-75
- 6.1 总结73-74
- 6.2 展望74-75
- 参考文献75-78
- 致谢78
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