基于鄰居波束對(duì)準(zhǔn)與跟蹤的移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)定向接入?yún)f(xié)議研究.pdf

1、定向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)單跳傳輸距離遠(yuǎn)，空分復(fù)用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量高等優(yōu)勢(shì)，受到了研究人員廣泛的關(guān)注。本文針對(duì)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)定向信道接入控制協(xié)議展開(kāi)研究，提出了基于鄰居波束對(duì)準(zhǔn)與跟蹤的移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)定向接入?yún)f(xié)議（AT-MAC）的總體設(shè)計(jì)方案。該方案將全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)間軸同步劃分為連續(xù)相等的時(shí)幀，每個(gè)時(shí)幀分為鄰居發(fā)現(xiàn)、鄰居跟蹤和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)階段。鄰居發(fā)現(xiàn)階段通過(guò)基于幾何法的鄰居波束對(duì)準(zhǔn)機(jī)制發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)隨機(jī)預(yù)約機(jī)制約定跟蹤子時(shí)隙

2、號(hào)；鄰居跟蹤階段利用天線(xiàn)DOA功能與基于鏈路斷開(kāi)時(shí)間預(yù)測(cè)的鄰居波束跟蹤機(jī)制周期性跟蹤已發(fā)現(xiàn)的鄰居節(jié)點(diǎn)并預(yù)約數(shù)據(jù)傳輸階段的子時(shí)隙；數(shù)據(jù)傳輸階段用于鄰居節(jié)點(diǎn)間定向傳輸數(shù)據(jù)包。以上述總體設(shè)計(jì)方案為框架，本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果包括：
　　（1）針對(duì)定向天線(xiàn)“聾”的特性，提出了基于隨機(jī)退避與三次握手策略的鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制。該機(jī)制采用馬爾科夫鏈對(duì)波束對(duì)準(zhǔn)請(qǐng)求幀發(fā)送過(guò)程中的隨機(jī)退避機(jī)制建模，得出穩(wěn)態(tài)概率表達(dá)式，進(jìn)而結(jié)合幾何計(jì)算的方法得出波束掃描對(duì)準(zhǔn)概

3、率的表達(dá)式。數(shù)值模擬與仿真結(jié)果證明，與現(xiàn)有的典型定向時(shí)分鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制相比，該機(jī)制可以有效提高定向無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)的鄰居發(fā)現(xiàn)效率。以上述模型為基礎(chǔ)，分析并討論了影響鄰居發(fā)現(xiàn)概率的參數(shù)，為AT-MAC協(xié)議中鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制參數(shù)的設(shè)置提供了依據(jù)。
　?。?）針對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)特性，利用天線(xiàn)DOA功能，提出了基于鏈路斷開(kāi)時(shí)間預(yù)測(cè)的鄰居波束跟蹤機(jī)制。該機(jī)制通過(guò)周期性發(fā)跟蹤包來(lái)確定并更新鄰居節(jié)點(diǎn)位置。跟蹤周期是影響鄰居跟蹤效率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能的重要參數(shù)。

4、通過(guò)建立節(jié)點(diǎn)二維平面運(yùn)動(dòng)模型，根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)速率的概率密度、節(jié)點(diǎn)之間的距離以及節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出波束對(duì)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)間鏈路斷開(kāi)時(shí)間的分布函數(shù)。仿真結(jié)果證明了運(yùn)動(dòng)模型和鏈路斷開(kāi)時(shí)間分布函數(shù)的正確性。進(jìn)一步對(duì)鏈路斷開(kāi)時(shí)間分布函數(shù)的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行分析，得出了跟蹤周期與跟蹤效率和數(shù)據(jù)傳輸效率之間的關(guān)系，為AT-MAC協(xié)議中鄰居跟蹤參數(shù)的設(shè)置提供了依據(jù)。
　　以上述研究結(jié)論為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中對(duì)本文提出的AT-MAC協(xié)議進(jìn)行了仿真與性能分