超宽带Ad Hoc网络速率控制MAC协议

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超宽带技术和Ad Hoc网络都是目前无线通信领域研究的热点问题。超宽带技术本身固有的优点可以显著地提高Ad Hoc网络的网络性能,扩展Ad Hoc网络的应用范围。超宽带技术应用于Ad Hoc网络能更好地发挥各自的特殊优势,具有广阔的应用前景。  媒体接入控制(MAC)协议的设计是超宽带AdHoc网络的关键技术之一,直接影响到网络的性能。由于超宽带Ad Hoc网络自身的一些特性,如极高的数据速率、无中心的网络结构、网络拓扑的动态变化以及发射功率低等,使得MAC协议的设计面临许多富有挑战性的技术问题。在很多传统的MAC协议中,网络节点采用固定的速率传输数据。为保证通信的可靠性,速率往往被固定在一个较低的水平。这种固定速率的机制造成了信道资源的浪费。同时,在很多传统MAC协议中,当节点感知到周围的节点正在通信时,会进行退避,延迟自身数据的传输,网络的空间复用度不高。因此,如何充分发挥超宽带技术传输速率高的优势,使网络节点能充分利用有限的信道资源是超宽带Ad Hoc网络中一个重要问题。  本文对Ad Hoc网络MAC协议的设计进行了深入研究,结合超宽带技术的特点,从提高网络的吞吐量出发,设计了一种采用分布式控制的速率控制MAC协议(RC-MAC)。在RC-MAC协议中,本文采用了基于接收端的链路自适应技术和网络跨层设计的思想。目的节点通过接收RTS信号来感知当前的信道状况,从而计算出当前信道状况下最佳的传输速率,并通过CTS信号通知源节点进行速率的调整。本文还在CTS信号中加入了“允许干扰”信息,用来控制周围节点的同时传输,提高网络的空间复用度。  本文用NS2网络仿真工具对RC-MAC协议进行了仿真,并与IEEE802.11DCF机制进行比较。仿真结果表明,使用RC-MAC协议的网络在吞吐量、端到端延时和能量效率等方面的性能都得到显著提高。
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