适于航空自组织网络的多址接入协议研究

【类型】学位论文

【作者】王冬冬 

【关键词】 航空自组织网络 多址接入 长传播时延容忍 非对称双信道 动态TDMA QoS保证

【摘要】航空自组网是一类特殊的移动Ad Hoc 网络，它不仅具有一般MANET所固有的特点，如多跳、自组织，无中心等，而且也具有通信范围远、高动态性和多质异构型等特点。只有充分考虑航空自组织网络的所有特点，才能设计出适用于该类网络且具有高接入成功率、高吞吐量和低接入时延的媒质接入控制(MAC)协议。本文结合当前移动自组织网MAC协议和航空自组织网络的发展的前沿，提出了以下3个适于航空自组织网络的MAC协议，具体如下： 1. 为了解决卫星通信网络中长传播时延所带来的信道资源利用率低的问题，同时保证了高业务量情况下高优先级业务的QoS，本文提出了一种长传播时延容忍的自适应预约的MAC协议。该协议中通过新颖的TDMA帧结构设计以及数据包捎带机制有效地消除了长传播时延对全网吞吐量的影响。另外，自适应预约机制的采用不仅提高了信道的接入成功率，而且有效的保证了高业务量情况下高优先级业务的QoS。仿真结果表明，该协议在长传播时延情况此下吞吐量性能明显优于FRLS协议，并且自适应预约机制有效的保证了高业务量情况下高优先级业务的QoS。 2. 为了解决多跳移动Ad Hoc网络中的隐藏终端和暴露终端问题、提高并行数据分组发送机会，一种新型时隙化的非对称双通道的媒质接入控制协议被提出。它通过合理公共控制信道（CCH）和数据信道（DCH）的数据速率、保证CCH的预约时隙与DCH的数据分组传输时隙的长度相等，达到了竞争预约接入与数据分组传输并行进行、互不干扰的目的，同时，使CCH和DCH上的分组发送达到最佳业务平衡，避免了信道资源浪费。所提出的预约时隙和竞争微时隙双重预约机制也极大地提高了信道的接入和利用效率。仿真结果表明，在总数据速率相同条件下ADC-MAC协议的网络多址性能都明显优于IEEE 802.11分布式协调功能（DCF）协议和pi-MAC协议。 3. 为了在采用分簇式网络架构的飞机-飞机间通信网络中实现动态带宽分配及保证多媒体业务的服务质量（QoS），提出了一种基于分簇集中式的动态时分多址接入(TDMA)类MAC协议。该协议中，簇首采用统计优先级时隙分配算法为用户分配时隙资源，不仅能够消除分组碰撞问题，而且有效的保证了高优先级业务的QoS。一种基于以太网的协议测试平台被提出和开发出来测试该协议，通过测试，该协议的性能达到了预期水平。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】刘凯

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