无线多跳网络中MAC协议优化技术研究

admin · 发表于 2024-2-19 18:15:33

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无线多跳网络被广泛应用于无线城市、无线视频监控和智能无线校园网等领域，应用范围不断拓展的同时对无线多跳网络的性能提出了更高的要求。在无线多跳网络普及和推广的过程中，MAC协议是网络性能的基础和瓶颈。论文从减少载波监听多路访问MAC协议开销、多信道MAC协议信道分配算法、时分多路访问MAC协议干扰模型和调度算法四个方面展开研究，以减少MAC协议开销、提高干扰模型精确度和无线多跳网络吞吐量。提出一种基于载波监听多路访问的自适应多信道MAC协议，用以解决高速率无线网络中的载波监听多路访问MAC协议由于开销过高而变得低效的题目。基于载波监听多路访问的自适应多信道MAC协议根据信道竞争节点数量的变化，自适应地将多个子信道进行分割和合并，以减少带宽独立的开销，增加网络吞吐量。提出一种基于链路差异信息的信道分配算法。现有的信道分配算法大多建立在“链路使用不同信道或接口时其链路质量相同”的假设基础上。通过对无线多跳网络中两个多接口节点间不同接口组合构成的链路间的差异，以及两个节点间使用不同信道构成的链路间的差异进行详细研究，针对基于原假设的信道分配算法在真实网络环境中性能低下的不足，设计一种利用链路差异信息进行信道分配的算法。并通过实验床实验验证信道分配算法的性能。建立一种采用渐变报文接收率的物理干扰模型，并提出基于该模型的时分多路访问调度算法。基于时分多路访问的MAC协议的性能受限于其使用的干扰模型的精确度，目前使用较多的阈值物理干扰模型假设过渡区域是突变的，因此未能对较大的过渡区域进行建模，影响了其建模的精确度和时分多路访问调度算法的性能。为实现对过渡区域进行建模，本文提出一种用报文接收率与信号干扰噪声比的关系表示的渐变报文接收率物理干扰模型，并使用实验的方法构建干扰模型，然后进行精确度的评估。在渐变报文接收率物理干扰模型基础上，提出一种基于该干扰模型的时分多路访问调度算法，并通过实验床实验比较了基于阈值物理干扰模型和基于渐变报文接收率物理干扰模型的调度算法的性能。

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