基于混合天线模式的无线自组织网MAC协议的设计与实现

摘要

作为近年来重要的技术之一，无线自组织网由于其无需基础设施、快速部署、自组织等特点，被广泛地应用于战场、灾难救助、家庭网络等众多方面，具有重要的现实意义和广泛的应用前景。
　　MAC层是链接物理层和网络层的桥梁。高效的无线MAC协议可以加快节点接入网络的速度，提高信道利用率。由于定向天线具有可以扩大信号传输范围，减少节点能量消耗的优势，一直以来都是MAC协议研究领域的重点内容之一。本文针对基于混合天线模式的无线自组织网中通信距离不对称和隐藏终端问题做了重点研究，提出了相应的解决方案。工作的主要内容如下：
　　(1)阐述了目前无线自组织网中所使用的天线类型以及工作模式，并对目前设计MAC协议所遇到的问题作了简要的分析，在此基础上，研究了混合天线模式网络所面临的诸多问题，介绍了天线增益不对称问题以及新引入隐藏终端问题。
　　(2)在研究天线技术的基础上，本文介绍了混合天线模式MAC协议的研究现状以及当前存在的不足，提出了覆盖范围为o-d距离的DFMAC协议。通过使用多跳的RTS预约，实现了全向节点与定向节点的公平通信，同时采用忙音技术，解决隐藏终端问题以及原有的―聋‖问题。
　　(3)分析了混合天线模式网络的马尔科夫模型，推导出理想条件下DFMAC协议的饱和吞吐量，研究了节点密度、竞争窗口和天线带宽对网络性能的影响。最后，通过NS2仿真软件模拟，验证协议的可行性。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2研究内容

1.3研究意义

1.4全文组织结构

第二章 相关技术介绍

2.1无线自组织网介绍

2.2定向天线技术

2.3混合天线模式网络

2.4忙音(busy-tone)

2.5本章小结

第三章 无线自组织网MAC协议分析

3.1全向天线的MAC协议

3.2纯定向天线的MAC协议

3.3混合天线模式下的MAC协议

3.4 小结

第四章 基于混合天线的MAC协议

4.1 天线模型和假设条件

4.2 协议的详细描述

4.3相关问题解决方案

4.4 小结

第五章 DFMAC协议分析

5.1马尔科夫链

5.2 DFMAC协议的马尔科夫链分析

5.3 NS2介绍

5.4仿真实验

5.5 小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

第一作者发表论文

致谢