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无线自组织网络(Wireless Ad hoc Network)是由多个无线终端所组成的多跳无线网络。由于它的临时自组织以及无基础设施的特性,使得传统有中心网络的MAC(Medium Access Control)协议无法满足无线自组网的需求。因此,设计适合无线自组织网络特点的MAC协议对于无线自组织网络的性能优化具有重要的意义。
竞争是无线Ad hoc网络当中获取信道资源的重要方式,也是MAC协议的基础。又由于无线Ad hoc网络采用多跳共享广播信道方式,因此使得干扰问题也成为MAC协议优化的重要挑战。本文针对MAC协议在无线Ad hoc网络中的工作特性,着重关注无线ad hoc网络当中MAC层的竞争以及干扰问题,从网络全局网络容量优化以及局部竞争与干扰优化两个方面着手进行无线自组织网络MAC协议性能优化。本文的主要研究如下:
(1)首先,从全局网络容量优化的角度,本文提出了一个动态干扰退避策略。该策略通过收集网络当中的干扰信息,在分析节点之间的并发干扰对于传输节点对之间信道容量的影响的基础上,调整网络中各节点的传输功率,载波监听门限,从而动态的协调网络的空间复用与网络中存在的累积干扰水平。并进一步在传输节点对之间选择合适的数据传输速率,提高无线网络的网络容量。
(2)其次,本文在分析局部竞争与干扰对于节点转发能力影响的基础上,提出一个基于竞争与干扰的信道预置协议。该信道预置策略在收集节点自身队列,竞争以及干扰等信息的基础上,预置信道使用权以发送等待队列中的数据帧,并将信道预置信息扩展覆盖至干扰区域。使得预置的数据帧无需竞争接入信道,同时不会遭受隐藏终端的干扰。从而降低数据帧竞争接入时延,冲突,进而降低节点等待队列溢出概率,以及节点处于空闲状态的时间。提升多跳网络中单跳节点的转发能力。
(3)最后,本文在分析节点局部空间位置对于传输节点对之间数据帧信号质量以及干扰承受能力的影响的基础上,提出了一个基于区分竞争的数据帧优先权分级策略。该策略根据各传输节点对之间的数据帧的不同信号质量以及对于干扰的承受能力,区分数据帧接入无线信道进行发送的条件,使得合适接入信道的节点接入信道发送数据,从而减少数据帧冲突及重传,有效的提升无线信道利用率。