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基于NS2的Ad Hoc网络MAC层协议的分析与研究

作　者: 黄波
导　师: 王林
学　校: 西安理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 无线Ad Hoc网络 MAC协议 退避算法 公平性 吞吐量
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


无线Ad Hoc网络是由无线移动节点组成的分布式的自组织网络,具有不需要固定基础设施、不受固定拓扑的结构限制、可以快速组网等特点,应用广泛。在无线Ad Hoc网络中,由于其特殊的信道的共享方式,可能会有多个节点同时接入信道,使节点之间发生报文冲突,导致信道资源浪费,吞吐量显著下降。为了解决这些问题,就需要信道接入控制协议来更有效、有序和公平地控制节点使用共享信道。本文对目前在Ad Hoc网络中应用最为广泛的IEEE802.11 MAC协议进行了介绍,用Markov模型分析了IEEE802.11DCF饱和状态下的性能问题,发现退避机制和网络规模对系统性能有很大的影响,并对其进行了仿真验证。为了提高和改善802.11DCF的性能问题,本文着重分析了影响性能的退避算法,对二进制指数(BEB)退避算法、乘性增加线性减少(MILD)退避算法、指数增加指数减小(EIED)退避算法和基于TCP报文长度的自适应退避算法在Ad Hoc网络环境下进行了仿真比较,并分析了各种算法的缺陷,在此基础上对二进制指数退避算法进行了改进。改进算法为了提高和改善802.11DCF的性能,从两个角度对二进制指数退避算法进行了改进：使用了新的CW(竞争窗口)的更新规则——幂指数的更新规则和依据TCP的长度调节CWmin(最小竞争窗口)的值。本论文运用NS2仿真工具对改进算法后的网络的吞吐量,信道接入的公平性进行分析,结果表明,与BEB算法相比,新的退避算法能很好的提高信道接入的公平性,与基于TCP报文长度的自适应退避算法相比,新的算法能提高网络吞吐量,所以新的算法很好的结合了两者的优点,具有较好的性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-16
  1.1 Ad Hoc网络的简要介绍  7-13
    1.1.1 Ad Hoc网络技术的起源与发展  7-8
    1.1.2 Ad Hoc网络的特点  8-10
    1.1.3 Ad Hoc网络的应用  10-11
    1.1.4 Ad Hoc网络的协议栈  11-13
  1.2 课题的研究背景和意义  13-14
  1.3 本文的内容和结构  14-16
2 Ad Hoc网络信道接入协议的分析  16-23
  2.1 MAC协议简介  16-17
  2.2 MAC协议的分类  17-18
  2.3 信道接入技术所要解决的问题  18-20
    2.3.1 隐终端和暴露终端问题  18-19
    2.3.2 公平性接入问题  19-20
  2.4 几种典型单信道MAC协议的简要介绍  20-22
    2.4.1 CSMA  20-21
    2.4.2 MACA及其衍生的协议  21
    2.4.3 DBTMA  21-22
  2.5 本章小结  22-23
3 IEEE802.11的信道接入过程及性能分析  23-35
  3.1 Ad Hoc网络802.11MAC协议的概述  23-26
    3.1.1 802.11DCF的信道接入过程  23-24
    3.1.2 载波侦听机制  24-25
    3.1.3 冲突避免机制  25-26
  3.2 IEEE 802.11MAC协议的性能的理论分析  26-29
    3.2.1 单跳Ad Hoc网络MAC协议的饱和吞吐量的分析  26-28
    3.2.2 多跳Ad Hoc网络IEEE 802.11MAC协议的分析方法  28-29
  3.3 IEEE 802.11MAC协议的性能的理想值分析  29-30
  3.4 IEEE 802.11MAC协议的性能的仿真分析  30-34
    3.4.1 仿真工具及仿真环境  30-31
    3.4.2 仿真结果及分析  31-34
  3.5 本章小结  34-35
4 退避算法的分析和改进  35-45
  4.1 几种典型退避算法的简单介绍  35-38
    4.1.1 二进制指数退避算法BEB  35-36
    4.1.2 MILD退避算法  36-37
    4.1.3 EIED退避算法  37-38
    4.1.4 基于TCP报文长度的自适应退避算法  38
  4.2 几种典型退避算法的仿真比较  38-42
    4.2.1 吞吐量的仿真比较  39
    4.2.2 公平性的仿真比较  39-42
  4.3 一种改进的退避算法  42-44
    4.3.1 改进算法的提出依据  42-43
    4.3.2 改进算法的实现  43-44
  4.4 本章小结  44-45
5 改进算法的参数分析和仿真比较  45-49
  5.1 仿真环境  45
  5.2 仿真结果与性能分析  45-48
    5.2.1 对参数a的分析  46-47
    5.2.2 对参数b的分析  47-48
  5.3 本章小结  48-49
6 总结与展望  49-51
  6.1 总结  49
  6.2 展望  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-54

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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