基于TDMA的Ad Hoc网络MAC协议研究

摘要

随着人们对通信需求的增加和无线通信技术的发展，具有组网快速并且不需要固定设施支持和灵活性较强等特点的移动Ad Hoc网络越来越受到关注，成为移动通信技术发展的重要方向之一。MAC协议控制着节点对无线共享信道的接入，因此MAC协议对Ad Hoc网络的性能至关重要。目前应用于Ad Hoc网络的MAC协议大部分是基于竞争的接入方式，这种方式下产生了资源分配不公平和接入时延较长等问题，而基于调度方式的TDMA-MAC协议很好地缓解了这些问题，因此基于TDMA的MAC协议成为目前Ad Hoc网络的研究热点之一。
　　本文重点研究了动态TDMA-MAC协议USAP和固定与动态结合TDMA-MAC协议P-TDMA，并针对两种协议的不足之处设计了改进后的M-USAP协议和MP-TDMA协议，详细给出了各协议的算法流程，理论分析和仿真实验表明两种改进协议均实现了无冲突动态按需分配时隙资源。
　　通过在OPNET仿真平台上搭建通用的仿真模型，建立不同的仿真场景对各协议进行仿真，同时将CSMA/CA协议与TDMA-MAC仿真性能进行比较。仿真结果表明改进的两种TDMA-MAC协议均实现了按需动态分配资源，并且在高效分配的同时保证了分布式Ad Hoc网络中各节点的公平性。动态分配协议M-USAP协议在网络吞吐量和信道接入时延上表现出更好的性能，而固定与动态结合的MP-TDMA协议在网络稳定性和节点公平性上表现出更好的性能。在网络负载较大时基于TDMA的MAC协议比CSMA/CA协议产生的网络吞吐量更大，信道接入时延小。以上分析表明TDMA-MAC协议比基于竞争方式的MAC协议更适用于分布式移动Ad Hoc网络，并且动态分配方式的TDMA-MAC协议比固定与动态结合的TDMA-MAC协议更适用于大规模高负载的网络中。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究目的与意义

1.3国内外研究现状

1.4论文的研究内容及章节安排

第二章 基于TDMA的MAC协议算法原理

2.1 MAC协议设计要求和存在的问题

2.2 TDMA-MAC协议时隙分配机制

2.3典型动态TDMA-MAC协议

2.4本章小结

第三章 按需动态分配TDMA-MAC协议算法设计

3.1 M-USAP协议算法设计

3.2 MP-TDMA协议算法研究

3.3理论性能分析

3.4本章小结

第四章 协议建模设计

4.1仿真软件介绍

4.2 TDMA-MAC协议建模设计

4.3 TDMA-MAC协议控制分组结构设计

4.4本章小结

第五章 协议仿真比较分析

5.1仿真场景设计

5.2仿真性能参数定义

5.3仿真环境参数配置

5.4仿真实验分析

5.5本章小结

结束语

致谢

参考文献

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