Ad Hoc網絡MAC層協(xié)議研究及算法改進.pdf

1、現(xiàn)代社會無線通信技術、個人通信技術發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的蜂窩網絡系統(tǒng)已經無法滿足現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，因此移動自組網（MobileAd HocNetworks， MANETs）孕育而生。無線網絡系統(tǒng)中，MAC層協(xié)議控制著各個節(jié)點對信道的接入性能，MAC層協(xié)議的好壞直接決定網絡性能的好壞。因為MAC協(xié)議是采用分布式系統(tǒng)，在當網絡節(jié)點數(shù)較多的情況下，網絡系統(tǒng)無法避免報文沖突的情況發(fā)生。因此，采用什么樣的退避算法來減少報文沖突現(xiàn)象的發(fā)生，保證各個節(jié)點

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，也是本文的重點研究對象， 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)MAC協(xié)議。CSMA/CA使用了二進制指數(shù)退避算法（BEB），在現(xiàn)實應用中，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)點接入信道產生了直接的影響。而且B

3、EB算法不適用于多跳環(huán)境。
　　本研究主要內容包括：⑴對Ad Hoc網絡各個MAC接入協(xié)議進行了系統(tǒng)研究，并分析了這些協(xié)議的優(yōu)缺點，論文重點分析了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BEB算法在重傳次數(shù)限制和單跳多跳環(huán)境下進行了模擬仿真驗證。⑵對四種主流退避算法進行了仿真實驗。通過實驗得出結論：信道在不同的狀況下應采用不同的退避值，并對信道的狀態(tài)估計非常關鍵。論文提出如果利用不同的退避算法的性能優(yōu)點

4、，將不同的退避算法結合，將能夠有效的提高系統(tǒng)性能。⑶提出了三種動態(tài)自適應退避算法，基于傳輸狀態(tài)變化自適應退避算法；基于信道節(jié)點沖突概率預測自適應算法；基于傳輸限制自適應算法。基于傳輸狀態(tài)變化自適應退避算法，在BEB算法的基礎之上，結合了對數(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。基于信道節(jié)點沖突概率預測自適應退避算法，通過 CSMA/C

5、A對信道進行監(jiān)聽，將信道中的忙碌、空閑、沖突時隙進行統(tǒng)計，計算信道沖突概率，根據沖突概率來動態(tài)適應信道不同狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)性能的提高?；趥鬏斚拗谱赃m應退避算法結合了線性退避算法以及指數(shù)退避算法。算法旨在節(jié)點能在三次重傳次數(shù)限制下，能盡量接入信道，并且使得各個節(jié)點的 CW窗口值盡量不一致。這樣當信道競爭情況激烈的情況下，算法利用其它節(jié)點退避時隙，有意識的使得退避窗口值較小的節(jié)點接入信道，這樣能極大限度的提高信道飽和吞吐量，但基于傳輸限