基于TDMA的自组织网络MAC协议研究

发布时间：2017-11-17 18:30

  本文关键词：基于TDMA的自组织网络MAC协议研究

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【摘要】：Ad Hoc网络作为一种快速发展、具有广泛应用场景的无线移动通信技术,越来越受到人们的关注和研究。而MAC协议位于网络协议栈的第二层,是负责节点共享和接入有限的信道资源的关键所在。通常情况下,相比于传统的基于竞争和退避机制的MAC协议,基于TDMA方式的MAC协议具有更好的网络性能,更加适用于Ad Hoc网络。TDMA-MAC协议需要解决两个方面的问题:一是时钟同步;二是时隙分配。由于TDMA协议需要网络中的节点保持严格的时钟同步,因此它是一种感知时间信息并促进全网节点时钟趋于一致的协议。同时,由于Ad Hoc网络在空间上的多跳特征,会引发隐藏终端和暴露终端问题,影响网络节点的有效传输。因此,TDMAMAC也是一种需要感知空间信息的协议,它不仅要实现网络中不同位置的节点间的无冲突发送,而且要充分考虑时隙的空间复用率,使得更多的节点在同一时隙发送。为此,本文主要从时钟同步和时隙分配两方面研究TDMA-MAC协议。首先,本文在总结和分析现有时钟同步协议的基础上提出了一种分布式的快速局部时钟同步协议LFSP,每个节点通过LFSP协议的同步交互过程,向其一跳邻域内的最快时钟基准同步,以局部同步实现全网节点的时钟一致。仿真结果表明LFSP协议具有快速的收敛特性、较高的同步精度且对网络规模不敏感。其次,本文针对时隙分配协议FPRP在竞争机制的缺陷和时隙分配的盲目性,提出了一种改进的基于广播调度的E-FPRP协议。该协议采用了基于快速解决冲突思想的多跳FCR竞争算法和基于业务负载的时隙按需分配机制。并且,本文设置了众多仿真场景,将E-FPRP和FPRP协议作对比。仿真结果表明,E-FPRP协议的多跳FCR算法在时隙的空间复用率、公平性和节点竞争成功率方面有明显的性能优势。另外,在网络负载不均匀的情况下,相比于FPRP协议,E-FPRP凭借按需分配机制,有效地提高了网络吞吐量和分组递交率、降低了接入延迟。最后,本文针对广播调度协议在单播调度应用方面的缺陷,对E-FPRP协议进行扩展,提出了一种新的基于单播调度的SRPU协议,并且从理论设计和软件仿真上对协议进行论证。仿真结果表明SRPU协议相比E-FPRP有着更高的时隙空间复用率,并且有效地解决了E-FPRP的缺陷。仿真结果还表明SRPU协议相比CSMA/CA在吞吐量、接入延迟等方面有着明显的性能优势。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5

【参考文献】

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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

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本文编号：1196981