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自组网MAC层协议退避算法研究

作　者: 王婷
导　师: 孙强
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线自组网退避算法 MAC协议竞争窗口
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 79次
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内容摘要

无线自组网的研究起源于军事通信,它是由拥有收发装置的移动节点组成的无线移动通信网络,具有临时性、无中心、无固定基础设施等特点。无线自组网中所有的节点的地位都是平等的,移动的节点利用自身的无线收发装置交换信息,借助其他节点通过多跳的方式传输信息。由于无线自组网有无中心、临时性、分布式、拓扑结构动态变化等特点,使得它具有可快速临时组网、系统抗毁性强、无需架构网络基础设施等优点。因此,自组网在军事通信、灾后营救、车载通信等领域具有研究意义和应用前景。近年来,自组网的研究得到了越来越多的研究人员的关注。论文对MAC协议的退避算法作了研究,分析了几种退避算法的优缺点,着重介绍了802.11DCF协议在自组网中产生的问题。首先,文章针对MAC层BEB退避算法造成的捕获效应、网络阻塞等问题,提出了一种改进的竞争窗口更新规则。它使用当前竞争窗口的对数值作为退避计数器的增量因素,以使竞争窗口呈非线性变化。在数据发送成功后,不必立刻将退避计数器减到最小值,而是将其减小到当前窗口的固定倍数,降低节点冲突的概率。仿真结果表明,基于对数的退避算法能有效地提高网络的吞吐量和公平性,降低了丢包率。其次,由于在传统的MAC协议中数据发送时没有估计当前信道的拥塞状况,网络繁忙时会造成过多的碰撞。因此论文提出了一种自适应动态调整竞争窗口的算法。文章对Cali提出的估测网络竞争窗口均值的迭代算法进行分析,并利用此窗口均值作为区分网络竞争程度是否激烈的门限值。在不同的竞争情况下,算法通过监测忙碌空闲时隙数目,计算信道利用率,动态地改变退避窗口的大小。通过NS2仿真模拟软件对两种算法进行了仿真,结果显示无论在静态场景还是动态场景中,新算法都能有效地降低数据报文的碰撞概率,提高网络的吞吐量,同时信道的延迟等性能也有所改善。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-15
  1.1 无线自组网概述  10
  1.2 Ad hoc网络的特点  10-12
  1.3 移动Ad hoc网络的关键技术  12-13
  1.4 课题研究背景和意义  13-15
2 无线Ad hoc网络MAC协议研究  15-27
  2.1 MAC协议介绍  15-18
    2.1.1 MAC层协议结构和特性  15
    2.1.2 面临问题  15-16
    2.1.3 几种MAC协议介绍  16-18
  2.2 IEEE802.11MAC协议  18-21
    2.2.1 分布式协调功能(DCF)  18-19
    2.2.2 载波监听机制  19-20
    2.2.3 RTS/CTS介质访问方式  20-21
  2.3 隐藏和暴露终端问题  21-26
    2.3.1 隐藏终端  21-23
    2.3.2 暴露终端  23-26
  2.4 IEEE802.11协议存在的问题  26-27
3 IEEE802.11MAC协议退避算法研究及改进  27-38
  3.1 典型退避算法综述  27-30
    3.1.1 改进CW更新规则  28-29
    3.1.2 根据信道状况动态调整接入优先级  29-30
  3.2 MAC协议性能指标  30-31
  3.3 退避算法的改进  31-37
    3.3.1 算法描述  31-32
    3.3.2 仿真环境设置  32-37
  3.4 本章小结  37-38
4 动态退避算法  38-55
  4.1 基本理论分析  38-44
    4.1.1 数学分析  38-41
    4.1.2 平均拥塞窗口估测  41-44
  4.2 算法描述  44-46
  4.3 NS2仿真软件  46-48
  4.4 仿真与结果分析  48-53
    4.4.1 静止场景  49-52
    4.4.2 动态场景  52-53
  4.5 本章小结  53-55
5 结论  55-57
参考文献  57-60
作者简历  60-62
学位论文数据集  62

自组网MAC层协议退避算法研究

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