無(wú)線自組織網(wǎng)MAC層協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、無(wú)線自組織網(wǎng)中由于通信的多跳性，造成節(jié)點(diǎn)間的干擾加劇，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量較低，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量成為無(wú)線自組織網(wǎng)MAC層協(xié)議研究的重點(diǎn)之一。在無(wú)線自組織網(wǎng)MAC協(xié)議的發(fā)展上，由簡(jiǎn)單的單信道協(xié)議，發(fā)展到多信道協(xié)議，又發(fā)展到基于有向天線的協(xié)議，這一系列的發(fā)展都體現(xiàn)了人們希望提高無(wú)線自組織網(wǎng)吞吐量的迫切需求。但是當(dāng)前大量的協(xié)議仍然基于簡(jiǎn)單的干擾模型，未能適應(yīng)于干擾范圍的動(dòng)態(tài)變化，也無(wú)法從根本上解決RTS/CTS握手機(jī)制中的隱終端和暴露終端問(wèn)題。而且隨

2、著新的技術(shù)的引入，在增加了系統(tǒng)容量的情況下，又引入了新的MAC層協(xié)議設(shè)計(jì)的問(wèn)題。針對(duì)這些新的問(wèn)題，本文進(jìn)行了分析研究，主要涉及了當(dāng)前無(wú)線自組織網(wǎng)中IEEE802.11MAC協(xié)議的改進(jìn)、多信道MAC協(xié)議的研究以及基于有向天線的有向MAC協(xié)議的研究三個(gè)方面。本文的創(chuàng)新性研究工作主要有以下幾個(gè)方面： (1)提出了同時(shí)解決隱終端和暴露終端問(wèn)題的無(wú)線自組織網(wǎng)MAC協(xié)議。 IEEE802.11MAC協(xié)議沒(méi)有根據(jù)干擾范圍的動(dòng)態(tài)變化的特

3、性來(lái)設(shè)計(jì)，無(wú)法解決隱終端和暴露終端問(wèn)題。雖然當(dāng)前有眾多的研究致力于解決這兩個(gè)問(wèn)題，但是一般只是從一個(gè)方面進(jìn)行研究，往往解決了隱終端問(wèn)題的協(xié)議，可能會(huì)降低系統(tǒng)的空間復(fù)用；而解決了暴露終端問(wèn)題的協(xié)議，可能會(huì)引入更多的隱終端。本文提出了通過(guò)忙音的頻率來(lái)表示接收端當(dāng)前的干擾情況，通過(guò)在忙音中編碼當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的干擾情況，潛在的發(fā)送端可以根據(jù)這個(gè)信息來(lái)判斷自己的發(fā)送會(huì)不會(huì)干擾到其他節(jié)點(diǎn)的接收，從而同時(shí)解決了隱終端和暴露終端問(wèn)題。 (2)分析了多

4、信道協(xié)議中存在的“聾”(Deafness)問(wèn)題，以及基于IEEE802.11DCF機(jī)制的多信道協(xié)議中的新的隱終端問(wèn)題。并且設(shè)計(jì)了新的協(xié)議，用來(lái)同時(shí)解決多信道協(xié)議在信道預(yù)留、分配上存在的隱終端和暴露終端問(wèn)題。 在對(duì)簡(jiǎn)單的多信道協(xié)議進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，研究了在多信道協(xié)議中存在的一類新問(wèn)題：“聾”問(wèn)題。當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)處于“聾”狀態(tài)下時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)將會(huì)不停的重發(fā)RTS。這樣不但造成了發(fā)送節(jié)點(diǎn)自身的延遲，而且同時(shí)還造成別的節(jié)點(diǎn)和發(fā)送節(jié)點(diǎn)間通信的推

5、遲。這個(gè)現(xiàn)象可能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳播，造成網(wǎng)絡(luò)吞吐量的下降。同時(shí)，現(xiàn)有的基于RTS/CTS握手的多信道預(yù)留、選擇機(jī)制仍然無(wú)法解決隱終端問(wèn)題，從而造成信道選擇錯(cuò)誤。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了一個(gè)基于忙音的可感知干擾的多信道協(xié)議，可以同時(shí)解決多信道協(xié)議在信道預(yù)留、分配上存在的隱終端和暴露終端問(wèn)題，從而提高了無(wú)線自組織網(wǎng)的吞吐量。 (3)提出了一個(gè)可以完全解決有向MAC協(xié)議中的“聾”問(wèn)題的協(xié)議，該協(xié)議同時(shí)也可以解決隱終端和暴露終端問(wèn)題。