移动Ad Hoc网络暴露终端问题研究

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移动Ad hoc网络是一种具有自组织、无结构、动态性等特点的特殊的无线网络,广泛应用于军事、救灾、临时会议等应急性无线通信场合。移动Ad hoc网络为我们带来便捷性的同时也带来了许多问题与挑战。暴露终端作为移动Adhoc网络的固有问题,降低了传输并发性,严重影响网络性能。现存的解决方法主要分为单信道、忙音检测、多信道和定向天线等四类。虽然这些方法,有效解决或改善了该问题,但仍存在不足有待改进。   本文研究了CMAP、MACA-P,DBTMA等经典协议,分析了这些协议的优势与不足,并提出了一种交叉层协议-ARTS协议。该协议包括包括两部分:基于OFDM的物理层和基于CSMA/CA的MAC层。在物理层,ARTS利用OFDM技术多子载波的特点,实现了AttCode技术。AttCode技术是一种利用软件无线电技术,通过特殊的调制与解调机制,将控制信号与原始数据混合传输的技术。发送者将少量控制信号调制到OFDM子载波上,与原始数据在相同频带内发送;接收者使用干扰消除技术恢复出原始信息;其他节点则可以能量检测算法捕获到调制在原始数据上的控制信号。该技术为MAC层实时信息表示和传输提供底层支持。在MAC层,发送者利用AttCode技术将RTS进行调制,实现控制信号的带内并发传输,从而其他节点可以实时获取RTS信息。潜在发送者基于实时获取的RTS信息,构建出CTL(当前传输表)和NHL(邻居哈希表),并利用信道访问规则,做出信道访问决定,从而识别出暴露终端,实现并发通信。灵活ACK机制将信道划分为数据和ACK两个独立子信道,消除二者之间的相互干扰;快速重传机制利用后续的ARTS,对冲突对进行排序,从而避免二次冲突。为了验证新协议的性能,使用GNU Radio+USRP2和NS-3平台,对协议进行仿真。仿真结果表明新协议能够更好地发现暴露终端,增加了网络的吞吐量,从而证明该协议确实有效地解决了暴露终端问题,提高了链路并发性。
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