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无线Ad hoc网络MAC协议及相关技术的研究

夏海轮  
【摘要】: 近年来,无线Ad hoc网络已经成为国内外研究热点,Ad hoc网络是由无线节点组成的具有任意和临时性网络拓扑的动态分布式的多跳自组织网络系统,每个节点既是主机,又可以作为路由器转发其他节点的数据。介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议是Ad hoc网络协议体系结构中的重要组成部分,主要用于协调节点访问共享信道,MAC协议能否高效地利用有限的无线资源对Ad hoc网络的性能起决定性作用。因此,研究Ad hoc网络的MAC协议及相关技术,提高MAC协议的性能,是具有重要意义的。本论文是在完成国家自然科学基金项目(基于MPLS的Ad hoc无线移动网络关键技术的研究,项目编号:60372101)的过程中,针对多跳Ad hoc网络MAC层中的退避算法、多速率机制和调度算法方面进行探讨和研究的一些成果。 论文的主要内容如下: 第一章绪论,介绍论文研究的背景和意义,对Ad hoc网络的特点及其MAC协议的重要性进行了简介,并说明了论文的研究内容和创新点; 第二章介绍了Ad hoc网络的协议体系结构,综述了目前的各种MAC协议研究,并详细描述了基于共享信道的IEEE 802.11 MAC协议; 第三章首先提出了一种适用于高等级节点的二进制负指数退避算法BNEB,验证了竞争窗口平均值较小的节点信道竞争能力较强的结论,并根据此结论,针对多跳Ad hoc网络中由于MAC层竞争导致的拥塞问题提出了两种具有拥塞控制功能的退避算法RBAB和CABEB,在节点发生拥塞时调整其分组进入速率和转发速率,能够提高网络的端到端吞吐量并有效缓解网络拥塞; 第四章总结了Ad hoc网络中现有的典型多速率MAC协议,针对多跳Ad hoc网络中可能出现的拥塞问题,基于背靠背连续传输的方式提出了一种带可变发送窗口的多速率MAC协议ACC-AR,在利用高质量信道的同时提高了信道的有效利用率; 第五章提出了一种机会分组调度算法CBOS,发送节点采用多播RTS的方式同时指向多个接收节点,可以支持可变长分组,提高了Ad hoc网络的空间重用率,接收节点根据拥塞程度按照一定概率返回CTS,有利于节点网络的拥塞控制; 最后一章总结全文,并指出了进一步研究的方向。


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