自组网接入控制研究

发布时间：2017-09-01 12:24

  本文关键词：自组网接入控制研究

  更多相关文章： 自组网 TDMA接入协议 分簇 定向天线

【摘要】：自组网是由一些移动终端组成临时性自治网络,由于其组建和解散的灵活性,自组网在临时性场景具有巨大的实用性。研究表明,平面结构自组网的拓展性很差,节点数量的增加会降低网络吞吐量,而分簇的网络结构更方便管理,分簇结构具有拓展性强、鲁棒性好、资源消耗少的优点。基于CSMA(Carrier Sense Multiple Access)的接入协议由于其随机接入的本质,无法从根本上解决冲突,基于TDMA(Time Division Multiple Access)的接入协议冲突少,信道利用率高,论文对自组网的分簇算法及相应时隙分配策略进行研究,设计分簇稳定的分簇算法、时隙复用度高的时隙分配策略。此外,在自组网中引入定向天线能改善链路传输质量、提高网络性能、减小信号干扰,论文对基于TDMA下使用定向天线的接入协议进行研究,设计适合某些场景下的接入协议。论文对基于全向天线模式自组网的分簇算法和时隙划分策略进行研究,首先针对应用场景为簇间距离远,簇间只能通过簇首进行通信的通信模型,论文采用经典的最小ID分簇算法对网络进行分簇,基于着色算法的思想设计时隙分配策略,仿真表明分簇稳定,时隙复用度高。然后,针对最小ID分簇算法未考虑节点移动性、节点能量、节点度的缺陷进行改进,设计了一个综合考虑节点信息的分簇算法及时隙分配策略,同时对簇首改变的情况进行了优化,增加簇间可以通过簇首直接通信,在时隙划分策略中,论文在全网有一个固定时隙划分的基础上,对每个簇内有一个单独的时隙划分,保证该时隙划分和其它节点不冲突,仿真表明成簇稳定,节点能量均匀,时隙复用度高。论文对混合天线模型进行研究,设计相应的基于TDMA的MAC(Medium Access Control)协议,该协议将不冲突的节点分配至相同的时隙,在传输数据前通过全向天线的广播和定向天线的定向传输来确定传输链路,通知邻居节点进行冲突避免,协议还对时隙分配的公平性进行考虑,最后在NS2上对协议进行仿真和对比,仿真表明协议的吞吐量大,时延小,公平性好。论文对纯定向天线模型进行研究,设计相应的基于TDMA的MAC协议,协议对网络拓扑结构要求高,适用于网格状的网络拓扑,协议配备四个定向天线,通过让网格中节点交替的发送消息和接收消息进行时隙的预留,最终保证无冲突传输,协议在错误包的处理和时隙复用上进行一定的考虑,最后在NS2上对协议进行仿真和对比,仿真结果表明协议的吞吐量大,对错误包的处理效果好。
【关键词】：自组网 TDMA接入协议 分簇 定向天线
【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】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究意义和背景10-12
• 1.2 国内外发展现状12-17
• 1.2.1 自组网中的分簇算法12-14
• 1.2.2 基于定向天线的自组网MAC协议14-17
• 1.3 本文的研究内容和目标17-18
• 1.4 论文章节安排18-19
• 第二章 接入控制基础19-31
• 2.1 TDMA时隙分配算法19-24
• 2.1.1 TDMA时隙分配算法与图着色问题关系19-22
• 2.1.2 典型的TDMA协议22-24
• 2.2 定向天线与全向天线24-28
• 2.2.1 两种天线特性与适应特点26
• 2.2.2 天线传输距离的比较26-27
• 2.2.3 定向天线带来的问题27-28
• 2.3 NS2与网络仿真28-30
• 2.3.1 NS2的层次结构28
• 2.3.2 NS2的仿真流程28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 基于全向天线模式的接入控制研究31-52
• 3.1 研究内容及评估标准31-33
• 3.1.1 研究内容31-32
• 3.1.2 评估标准32-33
• 3.2 基于最小ID分簇算法的层次接入控制研究33-39
• 3.2.1 研究场景介绍33-34
• 3.2.2 分簇和时隙划分34-36
• 3.2.3 仿真结果和分析36-39
• 3.3 基于改进的最小ID分簇算法的层次接入控制研究39-51
• 3.3.1 算法分析39-40
• 3.3.2 算法详细设计40-48
• 3.3.3 仿真结果及分析48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 基于混合天线模式的接入控制研究52-66
• 4.1 问题的提出及设计思想52-55
• 4.1.1 研究的问题52-53
• 4.1.2 设计思想53-55
• 4.2 协议详细设计55-59
• 4.3 仿真和分析59-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 基于纯定向天线模式的接入控制研究66-77
• 5.1 纯定向接入协议场景66-68
• 5.2 协议详细设计68-73
• 5.3 仿真和分析73-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 本文主要贡献77-78
• 6.2 工作展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83

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本文编号：772065