機會網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點的MAC協(xié)議設(shè)計.pdf

1、隨著近幾年短距離無線通信設(shè)備的廣泛普及，無線自組織網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展并顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。然而由于節(jié)點移動、節(jié)點稀疏及外界環(huán)境因素的影響，源與目的節(jié)點間可能不存在一條完整的連通路徑，傳統(tǒng)的無線自組網(wǎng)無法在這種間斷連通的場景下有效運作，機會網(wǎng)絡(luò)便應(yīng)運而生。機會網(wǎng)絡(luò)具有自組織、多跳轉(zhuǎn)發(fā)、延遲容忍、間斷連通等特點，利用節(jié)點移動所帶來的相遇機會，以“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的模式進行數(shù)據(jù)傳輸，在軍事戰(zhàn)場、公共交通、地下施工等沒有基礎(chǔ)設(shè)施或基礎(chǔ)設(shè)施易受破壞

2、的環(huán)境極具應(yīng)用價值。
　　作為機會網(wǎng)絡(luò)成員主體的機會終端節(jié)點，其能否合理使用無線信道資源是關(guān)系到上層應(yīng)用能否有效開展的一個關(guān)鍵因素。因此，設(shè)計一種適用于無線機會網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點的介質(zhì)接入控制(MediaAccess Control，MAC)層接入機制，使之充分發(fā)揮機會網(wǎng)絡(luò)的自身優(yōu)點，同時有效應(yīng)對頻繁的廣播信號、提高網(wǎng)絡(luò)性能及空間復(fù)用率，成為本文的研究重點。本文依據(jù)IEEE802.11接入規(guī)范，針對井下施工場景提出了一種基于分層混合協(xié)調(diào)

3、的機會網(wǎng)絡(luò)MAC層接入機制及其相應(yīng)改進方案，并從理論和仿真實驗兩方面驗證所提MAC協(xié)議的實用性及可行性。
　　本文的主要研究工作如下:
　　1.首先對機會網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點接入機制進行研究。從機會網(wǎng)絡(luò)自身特性、結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，參照IEEE802.11接入流程規(guī)范，探討了機會網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計的關(guān)鍵問題，明確了設(shè)計方向，也為本文的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　2.綜合考量現(xiàn)有基于競爭、基于調(diào)度、基于QoS的三類MAC協(xié)議的優(yōu)缺點，針對

4、機會網(wǎng)絡(luò)井下應(yīng)用場景提出了一種分層混合協(xié)調(diào)接入?yún)f(xié)議——LHCA(Layered Hybrid Coordination Access，分層混合協(xié)調(diào)接入)。分層機制符合機會網(wǎng)絡(luò)的可擴展性要求;混合協(xié)調(diào)機制有效區(qū)別輪詢周期與競爭周期，明確節(jié)點的兩級地位，同時允許突發(fā)性業(yè)務(wù)或高優(yōu)先級業(yè)務(wù)可控接入競爭周期，保障了QoS要求。此外，利用系統(tǒng)概率母函數(shù)和馬爾可夫鏈對LHCA的分層輪詢機制進行數(shù)學(xué)建模，理論計算表明分層輪詢較一般輪詢機制而言具有更好的

5、性能，從數(shù)學(xué)理論上保證了方案合理性。
　　3.從QoS功能和競爭退避機制對LHCA做出進一步改進，提出了一種增強型LHCA協(xié)議——LHCA/ECA。在QoS方面，LHCA/ECA中退避窗口的大小將隨節(jié)點業(yè)務(wù)量情況動態(tài)變化，減少了信道資源的浪費;在退避機制改進方面，LHCA/ECA結(jié)合了固定與隨機退避機制，降低了碰撞概率，避免了系統(tǒng)“雪崩”現(xiàn)象。
　　4.最后通過OPNET仿真平臺搭建了基于分層混合協(xié)調(diào)接入機制的機會網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模