无线Mesh网络MAC上层协议的研究与实现

发布时间：2017-05-19 11:13

  本文关键词：无线Mesh网络MAC上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网络是一种新型的多跳无线网络,不需要依赖大型的基础设施。和传统的单跳无线网络相比较,WMN具有自组网性、自维护性、低成本等优点,已经成为无线通信领域研究和开发的热点,在很多领域已经获得了广泛的应用。MAC协议在WMN系统中承担资源调度的任务,为IP层提供服务的同时接受物理层的服务。MAC上层则负责组网、MAC接入、资源分配与管理等任务。本文设计了一套“专用TD-LTE携行接入网关”中无线Mesh网的MAC上层协议,并在SB3500SDR SoC ARM CPU嵌入式操作系统VxWorks环境下进行了实现。本文首先研究了现有的无线Mesh网络和无线AD HOC网络的MAC层协议,给出了协议中的基本概念定义和帧结构,分析了MAC上层的关键技术,包括超帧结构、设备自组网和MAC层接入方式等,着重研究了基于预约的DRP接入在多跳WMN中的适用性,在此基础上提出了适用于多跳WMN网络的DRP预约流程和协商流程(使用增加了DRP_alloc域的DRPIE),减少了建立预约的时延,并使用MSIMA 算法(基于服务间隔的多跳MAS分配算法)特定QoS下进行多跳MAS分配。本文的重点是无线Mesh网络MAC上层协议的实现。首先根据协议设计进行了模块划分和功能定义,主要包括上下层接口模块、组网模块、MAS分配模块、队列处理模块、帧处理模块、DRP处理模块等。基于SB3500 SDR SoC ARM CPU嵌入式操作系统VxWorks,给出了各个模块的详细实现流程和模块间的信息交互方式。之后介绍了测试方案,最终实现了设备组网、多跳预约和业务流传输,达到了所属项目的性能要求,为后期产品化打下了基础。最后本文介绍了基于源节点的多跳资源分配算法。多跳预约以业务流为单位,对于上层业务流,基于统计QoS模型,引入QoS指数并分析业务流的有效容量,在此基础上计算源节点需要分配的资源。之后提出了无线Mesh网络内的多跳资源分配问题模型以优化系统吞吐量,计算多跳路径上所有节点需要分配的资源,采用基于图论的多跳资源分配算法解决上述问题,通过仿真验证了算法能够提高系统吞吐量并降低多跳预约建立时延。
【关键词】：MAC上层协议 VxWorks实现 多跳资源分配算法 多跳预约
【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
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究现状10-11
• 1.3 论文内容及意义11-12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 第二章 多跳WMN的MAC上层研究14-28
• 2.1 无线Mesh网络的基本架构14-16
• 2.2 无线Mesh网络MAC上层分析16-20
• 2.2.1 MAC层概述16-17
• 2.2.2 MAC帧种类和IE种类17
• 2.2.3 超帧结构17-18
• 2.2.4 分布式预约协议18-19
• 2.2.5 分优先级的竞争接入19-20
• 2.3 WMN的MAC上层具体技术研究20-28
• 2.3.1 信标机制20-22
• 2.3.2 同步技术22-24
• 2.3.3 现有预约方案及流程24-28
• 第三章 多跳WMN的MAC上层协议实现28-68
• 3.1 SB3500简介29-30
• 3.2 VxWorks及软件开发流程30-33
• 3.2.1 任务机制32-33
• 3.3 总体设计33-35
• 3.4 上下层接口实现35-41
• 3.4.1 上层接口35-37
• 3.4.2 下层接口37-41
• 3.5 信标模块实现41-45
• 3.5.1 组网功能实现42-45
• 3.6 MAS分配模块实现45-61
• 3.6.1 多跳DRP协商流程46-47
• 3.6.2 多跳DRP通知流程47-48
• 3.6.3 命令帧处理子模块实现48-50
• 3.6.4 DRP处理子模块实现50-54
• 3.6.5 MAS队列子模块实现54-56
• 3.6.6 多跳预约的MAS分配算法56-58
• 3.6.7 MAS分配子模块实现58-61
• 3.7 路由模块实现61-62
• 3.8 调试方法与整体测试62-65
• 3.8.1 各模块调试方法62-63
• 3.8.2 整体测试63-65
• 3.9 本章小结65-68
• 第四章 多跳资源分配算法68-76
• 4.1 QoS指数68-69
• 4.2 有效容量69
• 4.3 多选择背包模型69-71
• 4.4 基于图论的多跳资源分配算法71-72
• 4.5 仿真分析72-74
• 4.6 本章小结74-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 总结76
• 5.2 展望76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84
• 作者简介84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 罗茂松;无线Mesh网路由与调度联合优化算法研究[D];华南理工大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘芳;移动自组织网络动态时隙分配算法研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 雷仕欢;无线Mesh网络MAC协议及路由协议跨层优化的研究[D];上海交通大学;2008年

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

本文编号：378533