基于可編程網(wǎng)卡的多信道TDMA協(xié)議實現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術的飛速發(fā)展，具有自組織性、移動性以及不依賴于固定設施等特點的Ad hoc網(wǎng)絡越來越受到人們的關注。在Ad hoc網(wǎng)絡體系中，位于物理層之上的媒體接入控制（Media Access Control）協(xié)議決定了網(wǎng)絡中節(jié)點接入信道的順序和時間，它的主要作用是保證公平性和有效的資源共享，是Ad hoc網(wǎng)絡協(xié)議中的一個重要組成部分。目前基于Ad hoc網(wǎng)絡的MAC協(xié)議主要為競爭類協(xié)議，競爭類協(xié)議會導致網(wǎng)絡中節(jié)點資源分配不公平以及時延較

2、長等問題，在競爭較大的條件下無法滿足傳輸實時性要求。而基于分配類的TDMA協(xié)議能夠很好地解決這些問題。
　　本文重點研究了不同類型的TDMA MAC協(xié)議，從時隙分配的角度分別從固定分配TDMA、動態(tài)分配TDMA以及混合類MAC協(xié)議中選取了一種經(jīng)典協(xié)議進行具體分析，并結合了這幾種協(xié)議的優(yōu)缺點設計了一種基于TDMA的動態(tài)時隙分配且信道可變的MAC協(xié)議。
　　本文提出的MAC協(xié)議中的時隙分配算法是通過分析節(jié)點在上一時幀中的工作負載

3、來進行下一時幀的時隙分配，可以實現(xiàn)時隙的按需分配，與傳統(tǒng)的固定時隙分配TDMA協(xié)議相比可發(fā)現(xiàn)動態(tài)時隙分配算法對于網(wǎng)絡吞吐量有著明顯提高。
　　同時，本文提出的協(xié)議實現(xiàn)了信道的動態(tài)選擇，每隔一個幀長對信道狀況進行評估并選擇性地進行切換。本文提出了兩種多信道算法，一種是基于信道噪聲考量的貪婪算法，在每個時幀的開始階段選擇當前信道噪聲最低的信道進行本時幀的信息傳輸?？紤]到同一時間可能會有多個網(wǎng)絡在進行信道切換，噪聲最低的信道可能會有多個

4、網(wǎng)絡在進行傳輸任務，這會導致傳輸中競爭情況的增加，進而造成時延增大的后果，因此，本文提出了基于Q學習的信道選擇算法，根據(jù)信道的歷史信道狀況來進行信道選擇。
　　最后，本文通過結合可編程網(wǎng)卡和USRP，完成了系統(tǒng)實現(xiàn)。實現(xiàn)過程主要分為TD實現(xiàn)、時間同步、多信道算法實現(xiàn)以及時隙動態(tài)分配算法實現(xiàn)幾個部分。本文對以上系統(tǒng)各實現(xiàn)部分進行了具體介紹，并分別進行了驗證實驗。比較了兩種信道算法與傳統(tǒng)的固定信道算法，以及動態(tài)時隙分配算法以及傳統(tǒng)固定