Ad hoc网络多信道MAC协议的设计与实现

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Ad hoc网络是由一组可随时接入网络的移动节点组成,节点间通信由无线网络传输完成,通信不依赖固定基础设施。最初,Ad hoc网络被设计用于军事领域,如今该网络已经成功商业化,在越来越多的领域展现了无限潜力。目前,针对无线局域网设计的IEEE802.11MAC协议是Ad hoc网络中应用最广泛的标准。然而该协议在多跳Ad hoc网络环境下存在很多缺点。如果将该协议简单移植到多信道网络环境中,除了以上两个问题外,还会出现更多新的问题。这些问题都将严重影响网络性能,因此提出了一种协议来解决这些问题具有非常重要的意义。我们介绍了一个针对多信道网络环境设计的DCA协议,并指出其信道分配策略未考虑其它节点对于信道的使用情况,导致信道利用率不高,可能产生冲突,影响网络性能。博弈论是用于研究分布式资源分配问题的有效工具,本文借鉴了博弈论中完全且完美信息博弈的思想,提出了基于完全且完美信息动态博弈论的信道分配算法,假定各节点均具有理性和贪婪特性,在信道分配时,通过逆向归纳得到其他节点的选择策略,在此基础上通过我们设计的收益函数计算信道策略,最终达到完全信息动态博弈中的纳什均衡,从而实现网络信道的动态分配。本文在NS2平台下实现了基于该信道分配算法的协议,并详细描述了算法主要数据结构,博弈算法,协议流程。随后通过一个实例分析了该协议要由于传统的DCA协议。本文通过大量仿真实验,将该协议与传统的IEEE802.11MAC协议与DCA协议进行对比,实验结果表明,该协议能有效提高网络吞吐量,降低丢包率和网络时延。
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