基于超宽带的无线自组网MAC层调度策略研究

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超宽带技术(Ultra Wide Band, UWB)是一种利用纳秒短脉冲发送数据的无线通信技术,基于这种技术,可以构建无线自组网络(Ad Hoc networks)。UWB技术本身固有的优点可以显著的提高Ad Hoc网络的吞吐量等性能,扩展Ad Hoc网络的应用范围。将UWB技术应用于Ad Hoc网络能更好的发挥各自的特殊优势,实现优势互补,具有广泛的应用前景。基于UWB技术的Ad Hoc网络具有特殊的网络组织形式,具有无中心的网络结构、网络拓扑的动态变化以及传输速率高、发射功率低等特性。由于UWB技术的典型特征,使得UWB-Ad Hoc网络的媒体访问控制(MAC)协议与传统的MAC协议有完全不同的实现方法。这就要求新的MAC协议与UWB-Ad Hoc网络相适应。当发射节点较多时,每一个接收节点应设置一个禁区。已有的文献只是从单一链路考虑了设置禁区的方法,而本文则是在IEEE802.11协议的基础上,根据UWB-Ad Hoc网络物理层传输速率和接收端信噪比(SNR)成线性关系的特点,从系统内所有存在链路的目的节点出发,考虑了其他活动链路的干扰对目标链路产生的影响,找到了使得系统吞吐量最大的基于系统的禁区策略。并在该系统级的禁区策略上,考虑到公平性及信道质量等因素,提出MAC层的调度优化策略DALN (Delete Active Link from the Network)和AALN (Add ActiveLink to the Network)。另外,本文根据优化网络吞吐量的思想,从基于UWB的Ad Hoc网络的特性出发,建立了功率分配的模型,并且找到两条链路下该模型的优化解。对于本文所提出的功率分配模型,每条链路的最大发送功率可以不同。从而进一步减小了发射节点的传输功率,减小了链路间的干扰。本文将改进后的禁区策略下的调度算法与固定禁区策略下的调度算法进行了比较。数值仿真结果表明,在每条链路最大发送功率相等和因功率分配而使得每条链路最大发送功率不等两种情况下,其平均可达速率和公平性均优于有固定禁区大小的传统禁区调度策略。在此基础上,运用GloMoSim仿真平台,构建了网络仿真环境,通过仿真分析,本文的调度策略在系统吞吐量和平均端到端时延方面均优于原有的算法。最后,本文给出了一些可以继续研究的方向。
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