多跳Ad Hoc网络中基于SIR的时隙复用算法研究

发布时间：2017-10-13 15:48

  本文关键词：多跳Ad Hoc网络中基于SIR的时隙复用算法研究

  更多相关文章： MAC协议 信干比 时分复用 动态时隙分配

【摘要】：移动自组织网络是一种对等网络。无需固定基础设施,能够快速地为军事或民事应用构建网络平台。近年来,实时业务、交互式业务需求的持续增加对移动自组织网络性能提出了更高的要求。虽然OFDM、MIMO等技术的快速发展为提升移动自组织网络性能奠定了基础,但由于无线信道本身具有的广播、易受干扰特性,高效的MAC协议成为提升网络性能的关键。目前,移动自组织网络MAC协议主要分为竞争型、分配型和混合型。对于分配型MAC协议,由于动态时隙分配具有信道利用率高的优点,使其成为分布式TDMA协议中的研究热点。在传统的分布式的时隙分配机制中,将时隙配给节点,为了避免接收冲突,要求任一时隙两跳范围不能有多个节点同时预约成功。这个约束导致同一时隙在两跳范围内只能存在一条传输链路,这对时隙资源造成了较大浪费。本文提出了一种面向链路、基于SIR的时隙复用算法(SIR based Time Slot Multiplexing Algorithm,SIR-TSMA)。该算法使用SIR信道感知技术,要求预约节点在时隙资源集合中对自身发起的链路轮询地进行接入测试。只要新链路可以和时隙中已存在的链路共存,节点便可以预约该时隙,从而获得备选的时隙子集合。这是一种基于链路共存的预约机制,将时隙分配给链路。新算法的这一特性可以在两跳范围内在时隙内引入更高的链路并行度,提高网络吞吐量。新算法要求在备选时隙子集合中选择平均SIR比值最大的时隙接入新链路,这相对于随机选择时隙可以提升网络吞吐量。对于不同优先级业务,节点可以对高优先级业务优先进行接入测试,新算法为此提供了极大方便。首先,本文完成了SIR-TSMA算法的MAC协议设计以及基于OFDM的物理层设计。其中,物理层基于FPGA开发完成,所有模块均采用Verilog HDL语言编写。也完成了针对全频数据通道以及单频数据通道的仿真测试。其次,基于Linux开发平台完成了针对SIR-TSMA算法的仿真系统设计。对相关的网络性能进行了仿真,初步验证了新算法的可行性以及相对于传统的时隙分配算法的优越性。最后,通过仿真系统对新算法的一些特性进行了验证。
【关键词】：MAC协议 信干比 时分复用 动态时隙分配
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 选题背景15
• 1.2 移动自组织网络概述15-16
• 1.3 多跳Ad Hoc网络特点16-17
• 1.4 算法研究意义17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第二章 多跳Ad Hoc网络中时隙分配策略介绍19-25
• 2.1 时隙分配的MAC协议介绍19
• 2.2 正交时隙分配协议分析19-22
• 2.3 非正交时隙分配协议分析22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 多跳Ad Hoc网络基于SIR的时隙复用算法设计25-51
• 3.1 MAC协议的帧结构设计25-26
• 3.2 协议关键点介绍26-37
• 3.2.1 广播时隙26-27
• 3.2.2 调度时隙27-36
• 3.2.3 业务时隙36
• 3.2.4 节点入网过程36-37
• 3.3 链路接入过程分析37-42
• 3.4 协议特性分析42
• 3.5 物理层模块设计实现42-50
• 3.5.1 全频数据通道43-44
• 3.5.2 单频数据通道44-46
• 3.5.3 物理层仿真测试46-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 算法仿真验证51-73
• 4.1 仿真模型搭建51-56
• 4.1.1 信道模型51-52
• 4.1.2 节点模型52-56
• 4.2 仿真系统介绍56-60
• 4.2.1 系统框架56-59
• 4.2.2 仿真流程59-60
• 4.3 算法性能评估60-72
• 4.3.1 协议帧内链路数和时间关系60-63
• 4.3.2 时隙利用率及网络吞吐量和分组到达率关系63-67
• 4.3.3 协议帧内链路数及网络吞吐量和网络节点数目关系67-69
• 4.3.4 不同链路接入方式对网络吞吐量的影响69-70
• 4.3.5 不同优先级业务接入时延和分组到达率关系70-71
• 4.3.6 网络吞吐量和节点密度关系71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 结束语73-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-79
• 作者简介79-80

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本文编号：1025733