基于智能天线和功率控制的Ad Hoc网络MAC协议研究

基于智能天线和功率控制的Ad Hoc网络MAC协议研究

内容简介：Ad Hoc网络是由一组移动节点组成的多跳、动态的自组织系统。由于网络中的移动节点需要共享无线媒体，如何解决多个用户高效、合理地共享有限的无线信道资源，即媒体接入控制（MAC）协议的设计成为Ad Hoc网络中的关键技术之一。在Ad Hoc网络中，采用智能天线定向传输分组可以实现信道在空间上的分离，减少相邻通信干扰，从而提高网络容量。因此，基于智能天线的Ad Hoc网络MAC协议的研究引起了越来越多的关注。此外，Ad Hoc网络中节点通常依靠能量有限的电池供电，因此存在严格的能量约束，需要采用一定的节能机制延长网络寿命。将智能天线技术和功率控制机制相结合引入Ad Hoc网络 MAC协议的设计中，可以极大地降低网络能耗，减小邻近节点之间的相互干扰，进而提高整个网络的容量。因此，开展此方面的相关研究将具有重要的意义。
　　本文主要工作是将智能天线技术和功率控制机制结合应用于Ad Hoc网络MAC协议的设计中，提出了一种新的基于智能天线和功率控制的PC-DMAC协议。该协议采用RTS-CTS-DATA-ACK四次握手机制，通过全向 RTS-定向CTS控制分组的交互，网络中的节点可以自适应地使数据分组以较小的发送功率进行发送，从而达到节省能量的目的。此外，该协议利用定向传输的忙音信号，解决了定向传输带来的隐藏终端等问题。本文详细介绍了PC-DMAC协议的系统模型、采用的各项机制以及该协议的具体实现方法。
　　在本文的最后，利用OPNET仿真工具给出了 Ad Hoc网络通信系统的仿真模型。通过仿真，比较了在不同仿真场景下，采用IEEE802.11、PCM、DMAC以及PC-DMAC协议的网络性能。仿真结果表明，PC-DMAC协议能够很好地支持智能天线技术和功率控制机制在 Ad Hoc网络中的应用，使网络的能量消耗、网络吞吐量及节点信道利用率等网络性能有了大幅度的改善。

作者：徐欣,

关键词：Ad Hoc网络, 智能天线, 功率控制, 媒体接入控制, MAC协议,