Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議研究及算法改進(jìn).pdf

1、現(xiàn)代社會(huì)無線通信技術(shù)、個(gè)人通信技術(shù)發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，因此移動(dòng)自組網(wǎng)（MobileAd HocNetworks， MANETs）孕育而生。無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，MAC層協(xié)議控制著各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的接入性能，MAC層協(xié)議的好壞直接決定網(wǎng)絡(luò)性能的好壞。因?yàn)镸AC協(xié)議是采用分布式系統(tǒng)，在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)較多的情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法避免報(bào)文沖突的情況發(fā)生。因此，采用什么樣的退避算法來減少報(bào)文沖突現(xiàn)象的發(fā)生，保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)

2、公平的接入信道、并且提高系統(tǒng)的吞吐性能成為業(yè)界的重要研究課題。IEEE802.11協(xié)議體系是MANEYs的主要支撐協(xié)議，也是本文的重點(diǎn)研究對(duì)象， IEEE802.11體系中，MAC層采用了CSMA/CA(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè))MAC協(xié)議。CSMA/CA使用了二進(jìn)制指數(shù)退避算法（BEB），在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，BEB算法的飽和吞吐量性能以及公平性能較差，并且沒有考慮到重傳次數(shù)限制、信道誤碼等因素。這些問題節(jié)點(diǎn)接入信道產(chǎn)生了直接的影響。而且B

3、EB算法不適用于多跳環(huán)境。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)各個(gè)MAC接入?yún)f(xié)議進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并分析了這些協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，論文重點(diǎn)分析了BEB算法的缺陷，并研究了影響B(tài)EB算法性能的主要因素，論文特別針對(duì)BEB算法在重傳次數(shù)限制和單跳多跳環(huán)境下進(jìn)行了模擬仿真驗(yàn)證。⑵對(duì)四種主流退避算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：信道在不同的狀況下應(yīng)采用不同的退避值，并對(duì)信道的狀態(tài)估計(jì)非常關(guān)鍵。論文提出如果利用不同的退避算法的性能優(yōu)點(diǎn)

4、，將不同的退避算法結(jié)合，將能夠有效的提高系統(tǒng)性能。⑶提出了三種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)退避算法，基于傳輸狀態(tài)變化自適應(yīng)退避算法；基于信道節(jié)點(diǎn)沖突概率預(yù)測(cè)自適應(yīng)算法；基于傳輸限制自適應(yīng)算法?；趥鬏敔顟B(tài)變化自適應(yīng)退避算法，在BEB算法的基礎(chǔ)之上，結(jié)合了對(duì)數(shù)退避算法，將BEB算法未考慮到的信道誤碼情況、重傳限制情況融入到算法之中，盡量在有限的重傳次數(shù)中，保證信道接入公平性并提高系統(tǒng)飽和吞吐量性能?；谛诺拦?jié)點(diǎn)沖突概率預(yù)測(cè)自適應(yīng)退避算法，通過 CSMA/C

5、A對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽，將信道中的忙碌、空閑、沖突時(shí)隙進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算信道沖突概率，根據(jù)沖突概率來動(dòng)態(tài)適應(yīng)信道不同狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)性能的提高?；趥鬏斚拗谱赃m應(yīng)退避算法結(jié)合了線性退避算法以及指數(shù)退避算法。算法旨在節(jié)點(diǎn)能在三次重傳次數(shù)限制下，能盡量接入信道，并且使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的 CW窗口值盡量不一致。這樣當(dāng)信道競(jìng)爭(zhēng)情況激烈的情況下，算法利用其它節(jié)點(diǎn)退避時(shí)隙，有意識(shí)的使得退避窗口值較小的節(jié)點(diǎn)接入信道，這樣能極大限度的提高信道飽和吞吐量，但基于傳輸限