无线Ad Hoc网络中MAC协议的性能研究

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由于组网快速、灵活,使用方便,目前Ad Hoc网络已经得到国际学术界和工业界的广泛关注,并正在得到广泛的应用,已经成为移动通信向前发展的一个重要方向,并将在未来的通信技术中占据重要的地位。  信道接入技术是Ad Hoc网络协议的基础,对Ad Hoc网络的性能起着决定性的作用。影响信道接入性能的因素主要有隐藏终端和暴露终端问题以及公平性的问题,这些问题都有相应的解决方案。退避机制是无线节点MAC协议中使用的一种具体竞争解决方法,它决定了节点每次在发送报文前所需要经历的退避时间,目的是在多节点竞争接入同一信道时,保证接入的有效性,系统资源利用的合理性。退避算法既要尽量降低各节点间的冲突概率,又要避免因退避时间过长而降低信道利用率,同时还要保证各节点公平地访问信道。在分布式环境中,这些要求对退避算法的设计提出了挑战。  本文首先介绍了Ad Hoc网络的定义、历史和发展现状以及应用领域。接着全面介绍了影响Ad Hoc网络MAC层性能的几种因素,包括隐藏终端和暴露终端问题、公平性接入的问题以及节点移动的影响。分析讨论了几种MAC协议,重点介绍了IEEE802.11 DCF协议。最后重点分析了二进制指数退避BEB(Binary Exponential Backoff)算法和乘法增加线性减少退避MILD(Multiplicative Increase Linear Decrease)算法的不足,提出了一种使用以网络节点数为变量的对数函数,动态调整竞争窗口初始值和窗口退避增大幅度的LB(Logarithmic Backoff)算法,该退避算法降低了数据传输的冲突概率。利用OPNET网络仿真平台对退避算法进行了仿真试验,仿真结果表明,LB算法较BEB算法更能提高网络的吞吐量性能和公平性,降低接入时延。  
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