超寬帶MAC層協(xié)議的性能分析.pdf

1、目前，隨著無線局域網(wǎng)、無線個域網(wǎng)以及無線身域網(wǎng)逐漸滲透到人們的日常生活，UWB(Ultra Wideband， UWB)技術(shù)作為一種高速率的短距離無線接入手段，越來越受到廣泛關(guān)注。本學(xué)位論文對UWB MAC層協(xié)議進行了研究，重點對分布式的、基于預(yù)留的信道接入（Distributed Reservation Protocol， DRP）機制進行了性能分析，建立一個數(shù)學(xué)模型，對其性能指標進行了理論推導(dǎo)，并在OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境下對該數(shù)學(xué)模

2、型進行了仿真驗證。
　　 本論文首先對媒體接入控制（Media Access Control， MAC）層協(xié)議進行了分析，并比較了基于競爭的MAC層協(xié)議和基于預(yù)留的MAC層協(xié)議的性能；重點介紹了在沖激無線電(Impulse Radio， IR)UWB系統(tǒng)中使用的分布式的、免競爭的MAC層協(xié)議，并分別從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、MAC幀結(jié)構(gòu)、信標期（Beacon Period， BP）接入方式及DRP接入方式等方面對該協(xié)議進行了詳細介紹。

3、　　 本論文在前人的基礎(chǔ)上對該UWB MAC層協(xié)議中的DRP接入方案性能進行了分析。因為UWB傳輸速率高的特點，短時間的信道差錯也會影響大量比特的傳輸。本論文考慮到實際無線通信信道條件的非理想性以及重傳次數(shù)的限制，構(gòu)建了一個三維的嵌入式離散時間馬爾可夫模型。該三維馬爾可夫模型中的三維分別是包的服務(wù)起始點、系統(tǒng)隊列中包的個數(shù)以及包的傳輸次數(shù)。并根據(jù)該馬爾可夫數(shù)學(xué)模型，對存在信道差錯并考慮重傳次數(shù)限制時的UWB DRP協(xié)議的平均隊列等待時

4、間和平均傳輸時間進行了理論推導(dǎo)。
　　 為了驗證該三維馬爾可夫模型的正確性，本論文使用網(wǎng)絡(luò)仿真工具OPNET對系統(tǒng)采用的分布式、免競爭的UWB MAC層協(xié)議搭建了仿真平臺，并從網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點模型、進程模型三方面對該平臺進行了詳細的介紹，在該平臺上主要實現(xiàn)了BP同步、信標時隙的沖突解決以及DRP信道接入方式；接著使用該仿真平臺對DRP協(xié)議進行了仿真，再用數(shù)學(xué)分析方法計算出模型的分析值，將獲得的仿真值與該模型的分析值進行比較，從而對