基于MATLAB的TDMA/CSMA混合协议仿真分析
发布时间：2021-10-25 07:29
TDMA（时分多址）和CSMA（载波侦听）是两种常见的Ad Hoc网络多址接入方式,两种方法各有利弊。TDMA避免了节点之间的冲突,但是平均时延随着网络规模的扩大而急剧增长,当某节点在给定的时隙内没有发送请求时,会产生空时隙,造成资源浪费;CSMA采用竞争的方式,当网络规模扩大时,节点的碰撞概率很大,信道利用率降低。根据两者的特点,提出了TDMA/CSMA混合多址接入协议,采用固定分配和动态分配相结合的方式,进一步提高网络吞吐量、降低平均时延,并通过MATLAB软件对协议进行仿真建模,验证其性能。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2017,42(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图2时隙结构
（总第42-）火力与指挥控制2017年第2期图3TDMA/CSMA混合协议流程图图5MATLAB仿真流程图参数说明网络节点总数16仿真拓扑大小15km*15km数据包个数分布Possin分布天线类型全向天线时隙长度0.06s主时隙侦听窗口0.02s非主时隙侦听窗口0.02sCWmin0.06sCWmax0.96s3对协议的MATLAB仿真在通信系统仿真中，有多种软件，比如MATLAB/Simulink、OPNET、NS2等。它们有不同的特点，适用于不同层次的通信仿真。物理层仿真通常采用MATLAB/Simulink，而网络层仿真通常采用OPNET、NS2。由于本文的研究内容为多址接入协议，属于物理层，故而选择MATLAB软件。在MATLABR2010b环境下对本文提出的TDMA/CSMA混合协议进行仿真验证。数据包通信系统如图4所示，仿真流程如图5所示［3］。图4数据包通信系统仿真中使用的主要参数如表1所示。表1仿真主要参数基本设置：（1）包产生：每个终端都假设相互独立地随机产生数据包，并且数据包产生过程服从Possin分布［11］，即满足如下特点：①独立性：在互不交叠的时间间隔内产生数据包的个数是相互独立的。②平稳性：在一段时间间隔内产生的数据包个数仅仅与该段时间间隔有关，而与起止时间无关。③稀疏性：在非常小的时间间隔内，产生两个及两个以上数据包的概率非常小，可以忽略。（2）业务量：新产生的数据包个数和重传数据包个数之和，与数据包产生时间间隔有关，间隔越小，单位时间产生的数据包越多；间隔越大，单位时间产生的数据包越少。（3）碰撞：对于无线通信系统来说，接收到的数据包的功率依赖于终端的位置和信道条件。因此，·166·0348
（总第42-）火力与指挥控制2017年第2期图3TDMA/CSMA混合协议流程图图5MATLAB仿真流程图参数说明网络节点总数16仿真拓扑大小15km*15km数据包个数分布Possin分布天线类型全向天线时隙长度0.06s主时隙侦听窗口0.02s非主时隙侦听窗口0.02sCWmin0.06sCWmax0.96s3对协议的MATLAB仿真在通信系统仿真中，有多种软件，比如MATLAB/Simulink、OPNET、NS2等。它们有不同的特点，适用于不同层次的通信仿真。物理层仿真通常采用MATLAB/Simulink，而网络层仿真通常采用OPNET、NS2。由于本文的研究内容为多址接入协议，属于物理层，故而选择MATLAB软件。在MATLABR2010b环境下对本文提出的TDMA/CSMA混合协议进行仿真验证。数据包通信系统如图4所示，仿真流程如图5所示［3］。图4数据包通信系统仿真中使用的主要参数如表1所示。表1仿真主要参数基本设置：（1）包产生：每个终端都假设相互独立地随机产生数据包，并且数据包产生过程服从Possin分布［11］，即满足如下特点：①独立性：在互不交叠的时间间隔内产生数据包的个数是相互独立的。②平稳性：在一段时间间隔内产生的数据包个数仅仅与该段时间间隔有关，而与起止时间无关。③稀疏性：在非常小的时间间隔内，产生两个及两个以上数据包的概率非常小，可以忽略。（2）业务量：新产生的数据包个数和重传数据包个数之和，与数据包产生时间间隔有关，间隔越小，单位时间产生的数据包越多；间隔越大，单位时间产生的数据包越少。（3）碰撞：对于无线通信系统来说，接收到的数据包的功率依赖于终端的位置和信道条件。因此，·166·0348
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的TDMA战术数据链时隙分配算法[J]. 陈嘉远,钟章队,刘强. 火力与指挥控制. 2015(08)
[2]时分式CSMA战术窄带通信组网技术[J]. 王巨先,郭志强,朱美萍. 火力与指挥控制. 2014(S1)
[3]Ad hoc网络中TDMA/CSMA融合的多址接入协议[J]. 谭方勇,叶良,于复生,刘昭斌. 计算机工程与设计. 2011(11)
[4]时分多址数据链时隙分配方法及仿真分析[J]. 夏白桦,李洪业,陶晓宇,谢伟,史迎春. 火力与指挥控制. 2011(04)
[5]TDMA时隙分配对业务时延性能的影响分析[J]. 秦勇,张军,张涛. 电子学报. 2009(10)
本文编号：3456931
【文章来源】：火力与指挥控制. 2017,42(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图2时隙结构
（总第42-）火力与指挥控制2017年第2期图3TDMA/CSMA混合协议流程图图5MATLAB仿真流程图参数说明网络节点总数16仿真拓扑大小15km*15km数据包个数分布Possin分布天线类型全向天线时隙长度0.06s主时隙侦听窗口0.02s非主时隙侦听窗口0.02sCWmin0.06sCWmax0.96s3对协议的MATLAB仿真在通信系统仿真中，有多种软件，比如MATLAB/Simulink、OPNET、NS2等。它们有不同的特点，适用于不同层次的通信仿真。物理层仿真通常采用MATLAB/Simulink，而网络层仿真通常采用OPNET、NS2。由于本文的研究内容为多址接入协议，属于物理层，故而选择MATLAB软件。在MATLABR2010b环境下对本文提出的TDMA/CSMA混合协议进行仿真验证。数据包通信系统如图4所示，仿真流程如图5所示［3］。图4数据包通信系统仿真中使用的主要参数如表1所示。表1仿真主要参数基本设置：（1）包产生：每个终端都假设相互独立地随机产生数据包，并且数据包产生过程服从Possin分布［11］，即满足如下特点：①独立性：在互不交叠的时间间隔内产生数据包的个数是相互独立的。②平稳性：在一段时间间隔内产生的数据包个数仅仅与该段时间间隔有关，而与起止时间无关。③稀疏性：在非常小的时间间隔内，产生两个及两个以上数据包的概率非常小，可以忽略。（2）业务量：新产生的数据包个数和重传数据包个数之和，与数据包产生时间间隔有关，间隔越小，单位时间产生的数据包越多；间隔越大，单位时间产生的数据包越少。（3）碰撞：对于无线通信系统来说，接收到的数据包的功率依赖于终端的位置和信道条件。因此，·166·0348
（总第42-）火力与指挥控制2017年第2期图3TDMA/CSMA混合协议流程图图5MATLAB仿真流程图参数说明网络节点总数16仿真拓扑大小15km*15km数据包个数分布Possin分布天线类型全向天线时隙长度0.06s主时隙侦听窗口0.02s非主时隙侦听窗口0.02sCWmin0.06sCWmax0.96s3对协议的MATLAB仿真在通信系统仿真中，有多种软件，比如MATLAB/Simulink、OPNET、NS2等。它们有不同的特点，适用于不同层次的通信仿真。物理层仿真通常采用MATLAB/Simulink，而网络层仿真通常采用OPNET、NS2。由于本文的研究内容为多址接入协议，属于物理层，故而选择MATLAB软件。在MATLABR2010b环境下对本文提出的TDMA/CSMA混合协议进行仿真验证。数据包通信系统如图4所示，仿真流程如图5所示［3］。图4数据包通信系统仿真中使用的主要参数如表1所示。表1仿真主要参数基本设置：（1）包产生：每个终端都假设相互独立地随机产生数据包，并且数据包产生过程服从Possin分布［11］，即满足如下特点：①独立性：在互不交叠的时间间隔内产生数据包的个数是相互独立的。②平稳性：在一段时间间隔内产生的数据包个数仅仅与该段时间间隔有关，而与起止时间无关。③稀疏性：在非常小的时间间隔内，产生两个及两个以上数据包的概率非常小，可以忽略。（2）业务量：新产生的数据包个数和重传数据包个数之和，与数据包产生时间间隔有关，间隔越小，单位时间产生的数据包越多；间隔越大，单位时间产生的数据包越少。（3）碰撞：对于无线通信系统来说，接收到的数据包的功率依赖于终端的位置和信道条件。因此，·166·0348
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的TDMA战术数据链时隙分配算法[J]. 陈嘉远,钟章队,刘强. 火力与指挥控制. 2015(08)
[2]时分式CSMA战术窄带通信组网技术[J]. 王巨先,郭志强,朱美萍. 火力与指挥控制. 2014(S1)
[3]Ad hoc网络中TDMA/CSMA融合的多址接入协议[J]. 谭方勇,叶良,于复生,刘昭斌. 计算机工程与设计. 2011(11)
[4]时分多址数据链时隙分配方法及仿真分析[J]. 夏白桦,李洪业,陶晓宇,谢伟,史迎春. 火力与指挥控制. 2011(04)
[5]TDMA时隙分配对业务时延性能的影响分析[J]. 秦勇,张军,张涛. 电子学报. 2009(10)
本文编号：3456931
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