【摘 要】
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移动自组织网络是一种无需网络基础设施、可以自适应网络拓扑的分布式无线网络,因为其自组织的特点被广泛应用于军事、救灾等领域。移动自组织网络利用无线信道进行通信,因此无线信道的广播特性和自组织网络的分布式控制特点使得为自组织网络设计一个高效的MAC(Multiple Access Control)协议变得十分困难。TDMA(Time Division Multiple Access)协议具有较高的吞吐
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移动自组织网络是一种无需网络基础设施、可以自适应网络拓扑的分布式无线网络,因为其自组织的特点被广泛应用于军事、救灾等领域。移动自组织网络利用无线信道进行通信,因此无线信道的广播特性和自组织网络的分布式控制特点使得为自组织网络设计一个高效的MAC(Multiple Access Control)协议变得十分困难。TDMA(Time Division Multiple Access)协议具有较高的吞吐量,但是在传统的单信道移动自组织网络中,节点工作在半双工的方式,多跳的情况下端到端时延仍然难以得到保障,因此通过使用多个独立的信道,节点可以工作在频分全双工的方式。节点在不同信道上同时收发数据可以显著降低多跳情况下的端到端时延,而且网络的吞吐量也会得到提升。本文研究节点发送机会更大的链路调度问题。本文首先分析了多信道链路调度的相关问题,然后参考图论的知识建立了多信道链路调度的模型,并使用这些模型求解出多信道链路调度的数量上限,为后文的分布式链路调度算法提供了理论参考。最后,针对现有多信道链路调度算法存在的问题,本文提出了一种基于预约的分布式多信道TDMA链路调度算法—BR-DMC(Based on Reservation-Distributed Multi-channel)链路调度算法。算法使用多个独立的信道使节点工作在频分全双工的方式,采用三步握手的预约方式保证了链路调度不存在冲突。算法在公共信道上为每个节点分配固定时隙,使得每次预约成功之前仍然有时隙可以发送数据,一旦预约成功则使用动态时隙进行发送。算法还可以根据链路上业务量的变化来不断进行动态时隙的预约和释放。BR-DMC算法在时分复用和空分复用的基础上增加了频分复用,增加了同一时隙所能调度的链路数,增大了网络的吞吐量,降低了节点的接入时延。本文使用网络仿真软件OPNET对BR-DMC链路调度算法进行了仿真,观察负载对网络吞吐量、时延以及同时隙下所能调度的链路数的影响。首先在静止场景的不同网络拓扑下,观察增加可用信道数对协议性能的影响,以及与USAP-MA协议和TFMAC协议进行对比来观察不同协议间的性能差异。最后在移动场景下,进行各协议的移动性分析以及协议间的对比分析。仿真的结果表明BR-DMC链路调度算法有效地降低了端到端时延,提高了网络的吞吐量,增加了同时隙下能够调度链路的数量,验证了算法的优越性。
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