機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的MAC協(xié)議設(shè)計(jì).pdf

1、隨著近幾年短距離無線通信設(shè)備的廣泛普及，無線自組織網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展并顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。然而由于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、節(jié)點(diǎn)稀疏及外界環(huán)境因素的影響，源與目的節(jié)點(diǎn)間可能不存在一條完整的連通路徑，傳統(tǒng)的無線自組網(wǎng)無法在這種間斷連通的場(chǎng)景下有效運(yùn)作，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)便應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)具有自組織、多跳轉(zhuǎn)發(fā)、延遲容忍、間斷連通等特點(diǎn)，利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)所帶來的相遇機(jī)會(huì)，以“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在軍事戰(zhàn)場(chǎng)、公共交通、地下施工等沒有基礎(chǔ)設(shè)施或基礎(chǔ)設(shè)施易受破壞

2、的環(huán)境極具應(yīng)用價(jià)值。
　　作為機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)成員主體的機(jī)會(huì)終端節(jié)點(diǎn)，其能否合理使用無線信道資源是關(guān)系到上層應(yīng)用能否有效開展的一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，設(shè)計(jì)一種適用于無線機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)接入控制(MediaAccess Control，MAC)層接入機(jī)制，使之充分發(fā)揮機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的自身優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)有效應(yīng)對(duì)頻繁的廣播信號(hào)、提高網(wǎng)絡(luò)性能及空間復(fù)用率，成為本文的研究重點(diǎn)。本文依據(jù)IEEE802.11接入規(guī)范，針對(duì)井下施工場(chǎng)景提出了一種基于分層混合協(xié)調(diào)

3、的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)MAC層接入機(jī)制及其相應(yīng)改進(jìn)方案，并從理論和仿真實(shí)驗(yàn)兩方面驗(yàn)證所提MAC協(xié)議的實(shí)用性及可行性。
　　本文的主要研究工作如下:
　　1.首先對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)接入機(jī)制進(jìn)行研究。從機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)自身特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，參照IEEE802.11接入流程規(guī)范，探討了機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，明確了設(shè)計(jì)方向，也為本文的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　2.綜合考量現(xiàn)有基于競(jìng)爭(zhēng)、基于調(diào)度、基于QoS的三類MAC協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)

4、機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)井下應(yīng)用場(chǎng)景提出了一種分層混合協(xié)調(diào)接入?yún)f(xié)議——LHCA(Layered Hybrid Coordination Access，分層混合協(xié)調(diào)接入)。分層機(jī)制符合機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性要求;混合協(xié)調(diào)機(jī)制有效區(qū)別輪詢周期與競(jìng)爭(zhēng)周期，明確節(jié)點(diǎn)的兩級(jí)地位，同時(shí)允許突發(fā)性業(yè)務(wù)或高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)可控接入競(jìng)爭(zhēng)周期，保障了QoS要求。此外，利用系統(tǒng)概率母函數(shù)和馬爾可夫鏈對(duì)LHCA的分層輪詢機(jī)制進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，理論計(jì)算表明分層輪詢較一般輪詢機(jī)制而言具有更好的

5、性能，從數(shù)學(xué)理論上保證了方案合理性。
　　3.從QoS功能和競(jìng)爭(zhēng)退避機(jī)制對(duì)LHCA做出進(jìn)一步改進(jìn)，提出了一種增強(qiáng)型LHCA協(xié)議——LHCA/ECA。在QoS方面，LHCA/ECA中退避窗口的大小將隨節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)量情況動(dòng)態(tài)變化，減少了信道資源的浪費(fèi);在退避機(jī)制改進(jìn)方面，LHCA/ECA結(jié)合了固定與隨機(jī)退避機(jī)制，降低了碰撞概率，避免了系統(tǒng)“雪崩”現(xiàn)象。
　　4.最后通過OPNET仿真平臺(tái)搭建了基于分層混合協(xié)調(diào)接入機(jī)制的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模