超寬帶多信道MAC層協(xié)議的研究.pdf

1、各種小型化、便攜式無線通信設(shè)備的大量涌現(xiàn)，推動了短距離無線技術(shù)的蓬勃發(fā)展。超寬帶技術(shù)作為新興的短距離無線傳輸技術(shù)之一，在提供高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)又兼?zhèn)涞统杀?、低功耗等?yōu)點(diǎn)，吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)外有許多研究機(jī)構(gòu)都在積極研究和制定超寬帶的物理層和媒體接入控制層的標(biāo)準(zhǔn)，其中對于超寬帶媒體接入控制(Medium Access Control，MAC)層的協(xié)議大部分是基于單信道的。而多信道技術(shù)是提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、

2、提高信道利用率的最直接有效的手段。在這樣的背景下，本學(xué)位論文重點(diǎn)研究超寬帶的多信道MAC層協(xié)議，對超寬帶協(xié)議ECMA368的MAC層進(jìn)行了多信道擴(kuò)展，進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于優(yōu)先級的超寬帶多信道MAC層協(xié)議(Prioritized Multi-Channel MAC Protocol for UWB Netwoks，PMMAC)，用OPNET搭建仿真平臺，對PMMAC協(xié)議進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和性能分析。
　　 本論文首先闡述了超寬帶的概念

3、和應(yīng)用領(lǐng)域，介紹了基于MB-OFDM-UWB的國際標(biāo)準(zhǔn)ECMA368 MAC層協(xié)議；總結(jié)了多信道環(huán)境下設(shè)計(jì)MAC層協(xié)議需要注意的問題，針對這些問題對幾種經(jīng)典的無線網(wǎng)絡(luò)的多信道MAC層協(xié)議進(jìn)行了比較分析，闡述了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)簡要介紹了現(xiàn)有的一些應(yīng)用在超寬帶網(wǎng)絡(luò)中的多信道MAC層協(xié)議。
　　 本論文接著對ECMA368 MAC層協(xié)議進(jìn)行直接的多信道擴(kuò)展，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于優(yōu)先級的超寬帶多信道MAC層協(xié)議--PMMAC

4、協(xié)議，闡述了協(xié)議的設(shè)計(jì)思想，給出了協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，描述了PMMAC的超幀結(jié)構(gòu)、信道協(xié)商過程和信道接入機(jī)制。PMMAC將一個(gè)超幀分為信標(biāo)期(Beacon Period，BP)、最終協(xié)商期和數(shù)據(jù)傳輸期(Data TransmissionPeriod，DTP)三個(gè)階段，采用一個(gè)半雙工的收發(fā)信機(jī)，在BP和最終協(xié)商期，所有節(jié)點(diǎn)的收發(fā)信機(jī)都處于同一個(gè)信道，在DTP階段，收發(fā)信機(jī)再切換到協(xié)商好的數(shù)據(jù)信道；PMMAC的信道協(xié)商采用預(yù)留的接入方式，通過三

5、步握手機(jī)制，協(xié)商好合適的信道和MAS時(shí)隙；PMMAC采用基于優(yōu)先級和低切換頻率的信道選擇機(jī)制，并給出了對低優(yōu)先級的預(yù)留請求的處理方法。
　　 PMMAC協(xié)議提出后，為了證明它的可行性和有效性。搭建了PMMAC的仿真平臺，對PMMAC進(jìn)行了仿真，分別就吞吐量和業(yè)務(wù)延時(shí)兩項(xiàng)性能指標(biāo)對協(xié)議進(jìn)行了性能分析，發(fā)現(xiàn)PMMAC協(xié)議比ECMA368單信道協(xié)議擁有更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和更低的業(yè)務(wù)延時(shí)；比較了PMMAC的不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的平均延時(shí)，驗(yàn)證了