基于定向天線的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道接入控制協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)是一種具備自組織特征的新型寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)采用定向天線收發(fā)信號(hào)可以有效增大空分復(fù)用度和網(wǎng)絡(luò)吞吐量，并獲得更大的節(jié)點(diǎn)單跳傳輸距離，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)，降低傳輸時(shí)延，顯著提高無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)的整體性能。然而，節(jié)點(diǎn)定向傳輸數(shù)據(jù)又帶來(lái)了“聾”和“定向隱終端”等問(wèn)題。如何設(shè)計(jì)高效可靠的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)定向信道接入控制（MAC）協(xié)議成為了改善網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵。本文緊密結(jié)合定向無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)的典型特征，分別針對(duì)定向單跳和定向多跳兩種應(yīng)

2、用場(chǎng)景，提出了兩種不同的定向MAC協(xié)議。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)概述如下：
　　1.針對(duì)無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)定向單跳傳輸應(yīng)用場(chǎng)景，提出了一種基于鏈路調(diào)度的定向時(shí)分MAC協(xié)議。該協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間軸劃分為一系列固定長(zhǎng)度的連續(xù)時(shí)幀，每一時(shí)幀又進(jìn)一步劃分為調(diào)度子時(shí)幀和傳輸子時(shí)幀，節(jié)點(diǎn)在調(diào)度子時(shí)幀中通過(guò)信道偵聽(tīng)完成鏈路調(diào)度，在傳輸子時(shí)幀中實(shí)現(xiàn)定向并發(fā)傳輸。在定向天線條件下，文中提出的并發(fā)鏈路調(diào)度算法使用最少的調(diào)度時(shí)隙分配盡可能多的不沖突鏈路，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)定向鏈路

3、傳輸容量最大化。同時(shí)，本文在并發(fā)鏈路調(diào)度算法基礎(chǔ)上提出了時(shí)隙的周期性輪轉(zhuǎn)策略，為網(wǎng)絡(luò)中的所有傳輸鏈路提供了公平性保障。EXata網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中的仿真證明，與其它典型定向MAC協(xié)議相比，該協(xié)議充分利用了定向天線的空間復(fù)用優(yōu)勢(shì)，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)總吞吐量，有效降低了數(shù)據(jù)端到端傳輸時(shí)延。
　　2.針對(duì)無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)定向多跳傳輸應(yīng)用場(chǎng)景，提出了一種基于多節(jié)點(diǎn)并發(fā)傳輸?shù)亩ㄏ騇AC協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)局部范圍內(nèi)基于臨時(shí)同步將時(shí)間軸劃分為主節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生、從

4、節(jié)點(diǎn)預(yù)約接入和主從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸三個(gè)階段。第一階段中，首先完成退避的節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送全向的ORTS控制幀，目的節(jié)點(diǎn)在接收到ORTS控制幀之后向源節(jié)點(diǎn)回復(fù)全向的OCTS控制幀應(yīng)答（該全向OCTS幀中包含節(jié)點(diǎn)的接收天線波束等信息），發(fā)送節(jié)點(diǎn)在收到OCTS幀后再次向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送定向的DRTS控制幀（該定向DRTS幀中包含節(jié)點(diǎn)的發(fā)送天線波束等信息）。由此收發(fā)節(jié)點(diǎn)通過(guò)ORTS/OCTS/DRTS三次握手完成信道預(yù)約以及波束對(duì)準(zhǔn)，并成功成為該局