网络协同数据链数据链路层的研究与设计

发布时间：2017-04-11 19:04

  本文关键词：网络协同数据链数据链路层的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对现有数据链数据传输速率低、成员数有限、灵活性低、抗毁能力较差等问题,网络协同数据链可以提升信息传输速度,扩大网络规模,简化网络规划过程,增强系统抗干扰能力,是战术数据链未来的发展方向。数据链路层完成数据包封装和转发、接入控制、路由的选择建立和维护等功能,是数据链重要的组成部分。而多址接入协议提供了一种信道共享的调度机制,确保多个通信节点间公平、高效地共享相同的无线信道资源,决定了节点业务量和网络吞吐量;路由协议可以发现、管理和使用多跳路径,使网络实现Ad Hoc架构,提高动态网络管理能力,又是数据链路层设计的重中之重。本文主要论述了网络协同数据链中数据链路层的设计工作,重点突出了多址接入协议和路由协议的设计。文中首先综述了战术数据链的特点、实例和架构以及网络协同数据链的发展趋势。然后,比较了无线网络和典型数据链的多址接入协议,确定SPMA协议具有较好的性能,作为本文的主要研究对象。然而,SPMA协议还存在一些缺陷。一方面,SPMA协议需要物理层能短时间上报信道负载统计信息,增加了工程实现的难度。另一方面,SPMA协议在统计信道负载时有很大的延时,导致实际信道负载无法有效控制在最低门限以下,带来传输成功率降低的问题。本文在SPMA协议的基础上,提出了两种改进协议SPMA-NPS协议和TSMP-MAC协议,可以有效解决这两方面的问题。接着,总结研究Ad Hoc网络现有的路由协议,确定使用其中的典型协议OLSR协议和AODV协议,作为网络协同数据链的备选路由协议。为了更好地评估协议性能,本文选用OPNET仿真软件,建立数据链的整体仿真模型,对网络协同数据链进行网络仿真。最后,使用控制条件变量的方法,分别单独仿真了两种多址接入协议和路由协议,通过比较分组传输成功率、分组接入时延、路由协议开销、业务传输成功率、端到端平均时延和平均跳数等指标,决定将TSMP-MAC协议和OLSR协议选为网络协同数据链的多址接入协议和路由协议。
【关键词】：战术数据链 多址接入协议 Ad Hoc网络 OPNET
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 战术数据链概述13
• 1.2 战术数据链的特点13-15
• 1.3 典型战术数据链15-16
• 1.4 战术数据链的架构16-17
• 1.5 网络协同数据链的发展趋势17-18
• 1.6 选题意义及主要工作18-20
• 第2章 数据链多址接入协议的研究20-34
• 2.1 概述20
• 2.2 无线网络的多址接入协议20-21
• 2.3 典型数据链的多址接入协议21-22
• 2.4 网络协同数据多址接入协议的选取22-23
• 2.5 SPMA-NPS协议23-26
• 2.5.1 信道负载统计24
• 2.5.2 门限阈值24-26
• 2.6 TSMP-MAC协议26-28
• 2.6.1 业务量统计26-27
• 2.6.2 分组处理流程27-28
• 2.7 理论分析28-33
• 2.7.1 传输成功率28-31
• 2.7.2 平均时延31-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第3章 数据链路由协议的研究34-47
• 3.1 概述34
• 3.2 AD HOC网络路由协议的分类34-35
• 3.3 AODV路由协议35-40
• 3.3.1 概述35
• 3.3.2 邻居节点发现过程35-36
• 3.3.3 路由请求消息的产生、传播及处理36-37
• 3.3.4 路由应答消息的产生和处理37-39
• 3.3.5 路由错误消息的产生和处理39-40
• 3.4 OLSR路由协议40-45
• 3.4.1 概述40-41
• 3.4.2 OLSR协议信息库41-42
• 3.4.3 链路探测过程42-43
• 3.4.4 拓扑广播过程43
• 3.4.5 路由计算过程43-45
• 3.5 两种路由协议对比分析45-46
• 3.6 本章小节46-47
• 第4章 数据链仿真模型的设计47-75
• 4.1 概述47
• 4.2 仿真工具选择47-48
• 4.3 总体架构设计48-50
• 4.3.1 体系结构48-49
• 4.3.2 接口设计49-50
• 4.4 数据链节点详细设计50-74
• 4.4.1 节点模型设计50-52
• 4.4.2 接口设计52-55
• 4.4.3 ncdl_traffic模块设计55-59
• 4.4.4 ncdl_encap模块设计59-64
• 4.4.5 ncdl_mac模块SPMA_NPS进程设计64-68
• 4.4.6 ncdl_mac模块TSMP_MAC进程设计68-71
• 4.4.7 无线收发机模块设计71-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 网络协同数据链的仿真75-93
• 5.1 概述75
• 5.2 性能指标75-76
• 5.3 多址接入协议仿真76-81
• 5.3.1 仿真条件76-77
• 5.3.2 分组传输成功率仿真结果77-79
• 5.3.3 分组平均时延仿真结果79-81
• 5.3.4 结论81
• 5.4 路由协议仿真81-91
• 5.4.1 仿真条件81
• 5.4.2 低业务量仿真结果81-86
• 5.4.3 高业务量仿真结果86-91
• 5.4.4 结论91
• 5.5 本章小结91-93
• 结束语93-94
• 参考文献94-98
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单98-99
• 致谢99

【参考文献】

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本文编号：299747