基于可編程網(wǎng)卡的多信道TDMA協(xié)議實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，具有自組織性、移動性以及不依賴于固定設(shè)施等特點(diǎn)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)越來越受到人們的關(guān)注。在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)體系中，位于物理層之上的媒體接入控制（Media Access Control）協(xié)議決定了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)接入信道的順序和時(shí)間，它的主要作用是保證公平性和有效的資源共享，是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一個重要組成部分。目前基于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議主要為競爭類協(xié)議，競爭類協(xié)議會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)資源分配不公平以及時(shí)延較

2、長等問題，在競爭較大的條件下無法滿足傳輸實(shí)時(shí)性要求。而基于分配類的TDMA協(xié)議能夠很好地解決這些問題。
　　本文重點(diǎn)研究了不同類型的TDMA MAC協(xié)議，從時(shí)隙分配的角度分別從固定分配TDMA、動態(tài)分配TDMA以及混合類MAC協(xié)議中選取了一種經(jīng)典協(xié)議進(jìn)行具體分析，并結(jié)合了這幾種協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于TDMA的動態(tài)時(shí)隙分配且信道可變的MAC協(xié)議。
　　本文提出的MAC協(xié)議中的時(shí)隙分配算法是通過分析節(jié)點(diǎn)在上一時(shí)幀中的工作負(fù)載

3、來進(jìn)行下一時(shí)幀的時(shí)隙分配，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)隙的按需分配，與傳統(tǒng)的固定時(shí)隙分配TDMA協(xié)議相比可發(fā)現(xiàn)動態(tài)時(shí)隙分配算法對于網(wǎng)絡(luò)吞吐量有著明顯提高。
　　同時(shí)，本文提出的協(xié)議實(shí)現(xiàn)了信道的動態(tài)選擇，每隔一個幀長對信道狀況進(jìn)行評估并選擇性地進(jìn)行切換。本文提出了兩種多信道算法，一種是基于信道噪聲考量的貪婪算法，在每個時(shí)幀的開始階段選擇當(dāng)前信道噪聲最低的信道進(jìn)行本時(shí)幀的信息傳輸。考慮到同一時(shí)間可能會有多個網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行信道切換，噪聲最低的信道可能會有多個

4、網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行傳輸任務(wù)，這會導(dǎo)致傳輸中競爭情況的增加，進(jìn)而造成時(shí)延增大的后果，因此，本文提出了基于Q學(xué)習(xí)的信道選擇算法，根據(jù)信道的歷史信道狀況來進(jìn)行信道選擇。
　　最后，本文通過結(jié)合可編程網(wǎng)卡和USRP，完成了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)過程主要分為TD實(shí)現(xiàn)、時(shí)間同步、多信道算法實(shí)現(xiàn)以及時(shí)隙動態(tài)分配算法實(shí)現(xiàn)幾個部分。本文對以上系統(tǒng)各實(shí)現(xiàn)部分進(jìn)行了具體介紹，并分別進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。比較了兩種信道算法與傳統(tǒng)的固定信道算法，以及動態(tài)時(shí)隙分配算法以及傳統(tǒng)固定