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

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

2、號；鄰居跟蹤階段利用天線DOA功能與基于鏈路斷開時間預(yù)測的鄰居波束跟蹤機制周期性跟蹤已發(fā)現(xiàn)的鄰居節(jié)點并預(yù)約數(shù)據(jù)傳輸階段的子時隙；數(shù)據(jù)傳輸階段用于鄰居節(jié)點間定向傳輸數(shù)據(jù)包。以上述總體設(shè)計方案為框架，本文的主要創(chuàng)新性成果包括：
　　（1）針對定向天線“聾”的特性，提出了基于隨機退避與三次握手策略的鄰居發(fā)現(xiàn)機制。該機制采用馬爾科夫鏈對波束對準(zhǔn)請求幀發(fā)送過程中的隨機退避機制建模，得出穩(wěn)態(tài)概率表達(dá)式，進(jìn)而結(jié)合幾何計算的方法得出波束掃描對準(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)有的典型定向時分鄰居發(fā)現(xiàn)機制相比，該機制可以有效提高定向無線自組織網(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)機制參數(shù)的設(shè)置提供了依據(jù)。
　　（2）針對節(jié)點移動特性，利用天線DOA功能，提出了基于鏈路斷開時間預(yù)測的鄰居波束跟蹤機制。該機制通過周期性發(fā)跟蹤包來確定并更新鄰居節(jié)點位置。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、通過建立節(jié)點二維平面運動模型，根據(jù)節(jié)點之間的相對速率的概率密度、節(jié)點之間的距離以及節(jié)點相對運動，推導(dǎo)出波束對準(zhǔn)的節(jié)點間鏈路斷開時間的分布函數(shù)。仿真結(jié)果證明了運動模型和鏈路斷開時間分布函數(shù)的正確性。進(jìn)一步對鏈路斷開時間分布函數(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)境中對本文提出的AT-MAC協(xié)議進(jìn)行了仿真與性能分