基于波束成形天線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾砼c調(diào)度研究.pdf

1、基于中心基礎(chǔ)設(shè)施的傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),在一些應(yīng)用場(chǎng)景下難以滿足隨時(shí)隨地獲取信息的需求，比如,軍隊(duì)的快速部署、惡劣環(huán)境下的科考、自然災(zāi)害后的救援與重建等。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)作為一種無(wú)中心對(duì)等式的多跳網(wǎng)絡(luò)，不需要中心基礎(chǔ)設(shè)施同時(shí)可以快速靈活建立，因而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
　　波束成形天線波束集中的特性帶來(lái)了傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，截獲率低，空分復(fù)用率高等方面的優(yōu)勢(shì)，被越來(lái)越多的應(yīng)用到 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中。但是，波束成形天線在帶來(lái)性能提

2、升的同時(shí)，也給鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和移動(dòng)狀態(tài)下的MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。
　　鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)相互之間建立鏈路的過(guò)程，是網(wǎng)絡(luò)初始化拓?fù)浣⒌幕A(chǔ)。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出了一種基于波束成形天線的異步鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)議，SAND-B。該協(xié)議通過(guò)全向發(fā)現(xiàn)和定向發(fā)現(xiàn)兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)。在全向發(fā)現(xiàn)階段，節(jié)點(diǎn)通過(guò) DOA估計(jì)獲得鄰居節(jié)點(diǎn)的方向，在定向發(fā)現(xiàn)階段通過(guò)慢速掃描機(jī)制和快速回復(fù)機(jī)制交換節(jié)點(diǎn)的ID信息。本文對(duì)整個(gè)發(fā)現(xiàn)過(guò)程

3、建立了數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)理論分析推導(dǎo)了鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)過(guò)程所需要使用的最優(yōu)參數(shù)。同時(shí)，本文還在定向發(fā)現(xiàn)階段提出了一種自適應(yīng)周期長(zhǎng)度的方法，加速鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)OPNET對(duì)協(xié)議性能進(jìn)行了仿真分析和驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明本文提出的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)議顯著提升了初始化組網(wǎng)的速度。
　　MAC層主要解決多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享信道的問(wèn)題，介于網(wǎng)絡(luò)層和物理層之間，對(duì)于系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能有著重要影響。本文針對(duì)使用波束成形天線的節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)狀態(tài)下MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)的問(wèn)題，

4、提出了一種結(jié)合拓?fù)渚S護(hù)的MAC層協(xié)議，TM-MAC。協(xié)議分為搜索、輪詢和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)階段。在搜索階段，節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行新的鄰居節(jié)點(diǎn)關(guān)系的發(fā)現(xiàn)并規(guī)劃輪詢階段的時(shí)隙。在輪詢階段，節(jié)點(diǎn)通過(guò)周期性的掃描跟蹤?quán)従庸?jié)點(diǎn)并規(guī)劃數(shù)據(jù)傳輸階段的時(shí)隙。在數(shù)據(jù)傳輸階段，節(jié)點(diǎn)基于規(guī)劃的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。三個(gè)階段均使用了類似 RTS/CTS的握手機(jī)制檢測(cè)沖突，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的適應(yīng)性。仿真結(jié)果顯示本文提出的協(xié)議可以適應(yīng)不同移動(dòng)場(chǎng)景的需求，擁有良好的網(wǎng)絡(luò)性能。