Ad hoc网络TDMA动态时隙分配算法研究

摘要

随着信息技术的发展,人们对网络可承载业务的需求也变得多种多样,Ad hoc网络不同于传统有基础设施的网络,节点具有终端与服务器双重角色,其具有多跳通信、分布式控制、自组织等显著地特点,因此吸引了众多研究人员的目光,经过40多年的发展,研究人员对Ad hoc网络的研究越发成熟,并针对性的开发或者改进了相关协议,促进了Ad hoc网络的发展与应用。
　　目前对于Adhoc网络的研究分布在多个方面,包括物理层的自适应技术、信道接入协议、路由协议、QoS保证以及安全问题等,特别是对于信道接入协议,研究人员已经提出几十种的协议,而这其中大部分是基于竞争类的信道接入协议,比如目前应用较为广泛的802.11的DCF机制。对于竞争类的协议来讲,当网络负载逐渐增大时,数据之间发送碰撞的可能性也会逐渐增加,网络的吞吐量会受到较大的影响,信道接入时延也会随之提高,难以保证网络的实时性,而分配类的接入协议能够保证较高的吞吐量以及较低的接入时延,因此,对于分配类信道接入协议的研究是Adhoc网络的研究重点方向之一。
　　本文重点研究分配类协议中TDMA动态时隙分配算法,称为动态TDMA协议,并对两种典型的动态TDMA协议FPRP以及E-TDMA的时隙分配流程等方面进行详细介绍,对于E-TDMA协议来讲,其时隙的分配基于节点业务负载的大小,而未考虑到节点的优先级,这在现实网络中,特别是在军事网络的应用中是有缺陷的,比如网络中有些节点的业务数据量虽小,但是信息重要,需要优先保证这些节点的信息传输要求。因此,本文针对E-TDMA协议的优先级处理方面进行改进,提出基于节点优先级的PE-TDMA,并对优先级处理的算法流程进行描述。
　　本文在OPNET Modeler中设置不同的仿真场景以仿真PE-TDMA协议在不同场景下的性能,我们在仿真中设置了两组对比,一组是PE-TDMA协议与E-TDMA协议对比,另外一组是PE-TDMA协议与CSMA/CA协议对比,然后分别进行仿真分析。通过仿真我们可以得出PE-TDMA协议中,优先级高的节点能够提高时隙利用率,相对于CSMA/CA协议,PE-TDMA协议能够保持较小的接入时延,尤其是在网络高负载时,PE-TDMA协议的接入时延会比CSMA/CA接入时延小很多,而且PE-TDMA协议有更大的吞吐量。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4本文研究内容与章节安排

第2章 Ad hoc网络MAC协议分析

2.1 Ad hoc网络协议的体系结构

2.2影响MAC协议性能的主要因素

2.3网络拓扑结构以及移动模型介绍

2.4 Ad hoc网络的MAC协议分类

2.5本章小结

第3章 TDMA动态时隙分配算法分析

3.1时隙同步

3.2 Ad hoc网络时隙分配

3.3典型动态TDMA协议

3.4对E-TDMA协议的改进与设计

3.5本章小结

第4章 协议建模及仿真分析

4.1仿真软件OPNET介绍

4.2 PE-TDMA协议建模设计

4.3仿真环境设计

4.4仿真与分析

4.5本章小结

结论

参考文献

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