IEEE802.11MAC协议研究与改进隐蔽终端与暴露终端解决方法

摘要

无线局域网（WLAN）具有传统有线网络不可取代的优势，逐渐成为接入网发展的一个主要方向。长期以来，一种无中心的自组织网络--Ad hoc网络受到广泛关注。这种无基础设施的对等无线网络比典型的AP模式无线局域网更适用于军事、救灾、会议等临时性的无线通信场合。Ad hoc网络多跳、无中心等特点也给网络的高效利用带来了挑战。隐蔽终端和暴露终端问题就是严重影响Ad hoc网络性能的主要问题。目前主要有功率控制、双信道或多信道、定向天线等解决方法，但都存在不足需要大力改进。本文针对Ad hoc网络中的隐蔽终端和暴露终端问题提出了两个改进协议。
　　 针对隐蔽终端问题，本文主要研究基于功率控制的解决方法。分析了典型的功率控制协议-BASIC协议和PCM协议，指出了其不足之处，并提出一种改进的MAC协议--APCM协议。APCM通过改变CTS帧的发射功率来编码控制帧中的Dur/ID字段，使处于载波侦听带中的节点也能获悉信道中将要进行的传输的时间信息，从而正确的设置自己的NAV值来退避，避免了干扰。APCM协议还通过动态调节节点的载波侦听范围，更好的解决了隐蔽终端问题。
　　 对于暴露终端问题，本文主要研究了单信道并行传输协议。分析了目前的MACA-P协议，找出其不足之处，提出了一种改进协议--CMACA-P协议。CMACA-P通过对首发节点对周围区域更细致准确的划分，更好的避免了节点之间通信的冲突。CMACA-P还加入了功率控制，解决了多个从发节点对的通信对首发节点对的累计干扰问题。
　　 本文提出的两个协议都在原有协议的基础上做了改进。软件仿真证明了新协议提高了网络的吞吐量并减小了网络传输时延。两个改进协议解决隐蔽终端和暴露终端问题是有效的。

目录

文摘

英文文摘

图目录

第一章 绪论

1.1 无线局域网与AD HOC网络

1.2 AD HOC网络的结构与特点

1.3 AD HOC网络标准

1.3.1 蓝牙技术Bluctooth

1.3.2 HyperLAN/2标准

1.3.3 IEEE 802.11标准

1.4 AD HOC网络的研究

1.5 论文组织结构

第二章 AD HOC网络MAC协议分析

2.1 IEEE 802.11MAC协议分析

2.1.1 无线介质接入方式概述

2.1.2 CSMA/CA协议

2.2 隐蔽终端与暴露终端问题

2.2.1 隐蔽终端问题

2.2.2 暴露终端问题

2.3 目前解决方法

2.3.1 隐蔽终端与暴露终端问题的解决方法

2.3.2 基于功率控制的MAC协议

2.3.3 单信道并行协议

2.4 本章小结

第三章 APCM-改进的自适应功率控制MAC协议

3.1 问题分析

3.2 APCM协议

3.3 仿真分析

3.3.1 网络性能比较参数确定

3.3.2 仿真场景设计

3.3.3 仿真结果分析

3.3.4 APCM协议评价

3.4 本章小结

第四章 CMACM-P-改进的单信道并行MAC协议

4.1 MACA-P协议的不足

4.1.1 MACA-P协议中的无线信道模型

4.1.2 累计干扰

4.2 一种新的单信道并行通信协议-CMACA-P

4.3 仿真分析

4.3.1 仿真场景设计

4.3.2 仿真结果及分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 工作总结

5.2 后续工作展望

致 谢

参考文献

攻硕期间的研究成果