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通信技术、网络技术的不断发展和广泛应用,极大地方便了人们的生活并推动了社会的进步。近年来,无线网络技术迅速发展,而移动Ad Hoe网络是其中发展最快的技术之一。移动Ad Hoe网络具有自组性、临时性、无基础设施要求及易于架设等特点,被广泛地用于军事、商业及教育领域,并有进一步向民用网络方向发展的趋势。
媒体接入控制(MAC)协议,又称为信道接入协议,是用来决定多个节点如何共享有限的信道资源的机制,对于无线通信网络的性能有着较大的影响。在移动Ad Hoc网络中广泛采用随机多址接入技术,但当系统的业务量负载达到一定的值时,会造成碰撞的急剧增加,浪费大量的网络资源,增加了分组等待服务的延迟,引起网络性能急剧恶化。而具有带宽预约功能的轮询多址接入技术在高负载情况下具有较好的时延保证,因此,将轮询多址接入技术和随机多址接入技术相结合的多址接入技术将能较好的满足这一要求。目前,关于多业务、多服务器以及多种接入技术相融合的MAC层接入技术已成为一个研究的热点。
轮询多址排队系统自上世纪60年代起就受到了广泛的关注,然而大量研究是针对对称性轮询多址排队系统开展的,由于系统各站点间以及各随机变量间的相关性,使得非对称系统控制机理的分析存在较大难度,对于非对称系统的研究至今尚未获得完整的数学分析。
本论文在赵东风教授完成的非对称性门限服务轮询多址排队系统模型理论建模的基础上完成了相关的研究。在非对称系统中,允许定义各站点特性的随机变量具有不同的分布参数,因而具备了更广的实用性。在离散时间条件下,采用概率母函数和马尔科夫链的方法结合仿真实验进行分析和研究,通过大量的仿真实验得到系统各终端站信息分组平均等待时间第一部分(循环期内的平均等待时间)存在近似相等的关系,由此结论得出信息分组平均等待时间的数学解析式。最后,针对该模型进行了系统仿真实验,理论计算与仿真实验结果有较好的一致性。全文安排如下:
第一章主要介绍了Ad Hoe网络基础及MAC协议,随后介绍了轮询多址通信系统理论的相关知识和发展。依据目前无线多址接入技术的发展趋势和各种无线接入机制的特点,在导师赵东风教授完成的对非对称性门限服务轮询多址排队通信系统模型理论建模与对模型进行分析的基础上,引出了本论文要解决和研究的问题。
第二章首先介绍了非对称性门限服务轮询多址排队系统的系统模型以及服务策略,然后应用概率母函数和马尔可夫链的分析方法,对非对称性门限服务轮询多址排队系统一阶特性进行数学解析和性能分析。
第三章在第二章给出的系统模型以及服务规则的基础上,采用概率母函数和嵌入式马尔可夫链分析方法,由各终端站信息分组在循环期内的平均等待时间存在近似相等的结论,对非对称性门限服务轮询系统二阶特性进行了深入地分析,得到了系统信息分组平均等待时间的数学解析式。
第四章采用Matlab仿真平台对非对称性门限服务轮询多址排队系统进行了仿真实验,给出大量的实验数据,验证理论公式的正确性。
第五章全文总结,对论文中的主要研究工作、成果和存在的问题做出了说明,对今后课题的研究工作做了展望。