Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于突發(fā)業(yè)務(wù)的MAC協(xié)議與路由協(xié)議研究.pdf

1、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種由若干無線通信設(shè)備臨時(shí)自由組合形成的一種無線分組網(wǎng)絡(luò)，它不需要固定通信設(shè)施的支持，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以自由移動(dòng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是對(duì)等的實(shí)體，它們既是通信終端，又是路由器。網(wǎng)絡(luò)能隨著節(jié)點(diǎn)的加入、離開、移動(dòng)進(jìn)行自組織、自管理。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)廣泛地應(yīng)用于諸如緊急搜救、臨時(shí)會(huì)議會(huì)場(chǎng)、無線家庭網(wǎng)絡(luò)等通信領(lǐng)域。目前 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。
　　制約目前 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的主要原因之一是缺乏能夠適合真實(shí)場(chǎng)

2、景，高效簡(jiǎn)單的MAC協(xié)議和路由協(xié)議。目前針對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究，往往采用服從泊松分布短程相關(guān)的業(yè)務(wù)模型。大量的對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的測(cè)量表明，網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)存在著自相似特性，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)同樣具有該特性。不同的業(yè)務(wù)模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有很大的影響，現(xiàn)有基于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)這方面的研究?jī)H限于驗(yàn)證和定性的仿真分析，并沒有針對(duì) Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在自相似模型下進(jìn)行深入研究，提出更加適合的協(xié)議。本文對(duì)以下幾個(gè)相關(guān)問題進(jìn)行了深入研究：
　　第

3、一，研究了自相似業(yè)務(wù)對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的影響。通過理論分析解釋了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)具有自相似特性的原因，利用相位法對(duì)自相似模型的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了理論上的分析，證實(shí)了突發(fā)特性是影響網(wǎng)絡(luò)性能的最根本原因，得到了影響網(wǎng)絡(luò)性能的具體參數(shù)。通過仿真進(jìn)一步研究了自相似業(yè)務(wù)的突發(fā)性對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)性能的影響?；谏鲜龇治鎏岢隽薓AC協(xié)議和路由協(xié)議的研究方向，為后文的展開打下了基礎(chǔ)。
　　第二，提出了一種基于突發(fā)度的退避算法 BDB(B

4、urst Degree based Backoff)。該算法充分考慮了業(yè)務(wù)突發(fā)特性的影響，在IEEE802.11二進(jìn)制退避算法的基礎(chǔ)上，引入了節(jié)點(diǎn)突發(fā)度作為競(jìng)爭(zhēng)參量，根據(jù)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)和競(jìng)爭(zhēng)的情況采用更加合理的退避窗口。該算法能夠減少網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的平均隊(duì)列長(zhǎng)度，提高吞吐量和時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)性能，適用于不同的業(yè)務(wù)源。
　　第三，提出了一種快速轉(zhuǎn)發(fā) MAC協(xié)議 PFFMAC(Packet Fast Forward MAC)。中間節(jié)點(diǎn)在收到未分段或分

5、段最后一幀的數(shù)據(jù)分組時(shí)，在應(yīng)答 ACK的同時(shí)攜帶RTS多播發(fā)送，并選取突發(fā)度小的節(jié)點(diǎn)作為下一跳的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。該協(xié)議能夠盡快的把數(shù)據(jù)分組發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，減少時(shí)延，提高信道的空間利用率，減輕了流內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和隊(duì)頭阻塞等問題帶來的影響。理論和仿真分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)模型，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和時(shí)延性能均有所提高。
　　第四，提出了一種基于突發(fā)度和節(jié)點(diǎn)度的路由協(xié)議 BNBR(Burst d egree and Node’s degree Based

6、Routing)。該協(xié)議采用鏈路監(jiān)測(cè)方式來判斷當(dāng)前鏈路的質(zhì)量，當(dāng)監(jiān)測(cè)到鏈路質(zhì)量較差時(shí)，以最佳的備用路由發(fā)起路由替換。將路由流經(jīng)節(jié)點(diǎn)的突發(fā)度和節(jié)點(diǎn)度的加權(quán)統(tǒng)計(jì)量作為路由的選擇參數(shù)，依據(jù)路由的選擇參數(shù)值來選擇最佳路由，所有的備用路由保存在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由緩存表中。BNBR充分考慮了業(yè)務(wù)突發(fā)成批到達(dá)以及節(jié)點(diǎn)周圍的競(jìng)爭(zhēng)情況，因此能夠選擇一條更加穩(wěn)定的路由作為最佳路由。該協(xié)議能夠減少路由修復(fù)和重尋，提高數(shù)據(jù)分組交付率和時(shí)延性能，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)源具有