无线自组网多信道MAC协议研究.doc

2016

摘要

无线自组网是一种无中心控制节点的多跳、对等、自愈的无线网络，被广泛应用于人们的生产生活中。其中，媒体接入控制协议（MAC）的性能很大程度上影响无线网络的组网性能。传统无线自组网的MAC协议采用单信道MAC协议，分组冲突概率大，网络吞吐量低，而随着通信和计算机产业的飞速发展，开放频点越来越多，单信道MAC协议性能不良和浪费信道的缺点凸显，多信道MAC协议迅速成为研究热点。

本文在深入研究现有MAC协议的基础上，设计并实现了一种基于信道协商的无线自组网多信道MAC协议(CN-MMAC,multi-channelMACprotocolbasedonchannelnegotiation)，协议的主要思想是：使用控制信道与数据信道分离的技术，每个节点维护一个信道使用列表，并计算空闲信道值编码，在控制信道上通过握手信号和广播消息完成信道预约，并在预约成功的数据信道上完成分组传输和分组传输的确认。

本文的主要工作如下：

1.多信道MAC协议的设计:本文从无线自组网的基本概念出发，分析了现有的MAC协议，并指明了当前适用于无线自组网的MAC协议所存在的问题，设计了一种基于信道协商的无线自组网多信道MAC协议（CN-MMAC协议），具体解决了如下问题：信道分配问题、多信道隐藏终端问题、控制开销问题。

2.多信道MAC协议的性能研究：本文使用NS-2仿真工具，修改仿真模型，添加CN-MMAC协议，通过对比CN-MMAC协议与其他多信道MAC协议的性能，证明本文设计的多信道MAC协议具有较好性能。

3.多信道MAC协议的实现：在硬件平台上移植本文设计的多信道MAC协议，为无线自组网协议栈提供MAC层的透明传输接口，证明本文设计的多信道MAC协议具有较好的可移植性和较好实用价值。

4.多信道MAC协议QoS保障机制研究：根据业务优先级设置不同的退避算法，调整信道接入机制，仿真表明该方案能有效提高实时业务的服务质量。

5.总结全文，并指明了下一步的工作研究方向。

关键词：无线自组网，多信道，MAC协议

论文类型：应用基础研究类

2016

2016

ABSTRACT

Wirelessadhocnetworksisamulti-hoppeer,self-healingwirelessnetworkwithoutcentralcontrolnode,whichiswidelyusedinpeoplesproductionandlife.Amongthem,theperformanceofthemediaaccesscontrol(MAC)protocollargelyaffectsperformanceofwirelessnetworks.Traditionalwirelessadhocnetworksusesingle-channelMACprotocol,inwhichpacketcollisionprobabilityisgreatandnetworkthroughputislow.Withtherapiddevelopmentofcommunicationsandcomputerindustries,moreandmorefrequencyopensup,whichhighlightstheshortcomingsofpoorperformanceofsingle-channelMACprotocolandchannelwasted.Somulti-channelMACprotocolquicklybecomesahottopic.

Onthebasisofin-depthstudyofexistingMACprotocol,Thispaperdesignsandimplementsamulti-channelMACprotocolwirelessadhocnetwork(CN-MMAC,multi-channelMACprotocolbasedonchannelnegotiation)basedchannelnegotiation.Themainideaof??theprotocolis:Controlchannelsanddatachannelsareseparatedandeachnodemaintainsalistofchannelswhichareused.Thenodecompletes