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无线Ad Hoc网络是由若干无线通信设备临时自由组合形成的一种无线分组网络,它不需固定通信设施的支持,网络节点可自由移动,它们既是通信终端,又是路由器。无线Ad Hoc网络能随着节点的加入、离开、移动进行自组织、自管理。无线Ad Hoc网络也可广泛应用于诸如紧急搜救、临时会议会场、无线家庭网络等民用通信领域。目前,无线Ad Hoc网络技术已成为一个新的研究热点。在无线Ad Hoc网络中,无线信道由多节点共享,协调节点访问信道的介质访问控制(MAC,Medium Access Control)机制是无线Ad Hoc网络的关键技术,它不仅关系到能否充分利用无线信道资源、实现节点对无线信道的公平竞争,而且影响网络层和传输层协议的性能,也是无线Ad Hoc网络支持服务质量(QoS)的关键。然而,无线Ad Hoc网络自身的特点(如分布式、存在隐终端/暴露终端问题、网络拓扑频繁变化等)使得无线Ad Hoc网络的MAC协议面临很大的挑战性,已成为无线Ad Hoc网络的一个研究难点。
本文将基于TDMA方式的无线Ad Hoc网络的MAC协议作为研究重点,现有TDMAMAC协议分为三类——固定时隙分配,动态时隙分配以及混合(固定动态相结合)分配进行讨论。在分析了一种固定分配与动态分配相结合的无冲突TDMA协议(P_TDMA)的性能之后,针对其不足之处做了改进,提出了一种增强型的P_TDMA(Enhanced P_TDMA,EP_TDMA)协议,仿真结果表明EP_TDMA协议比原协议在端到端延时、发送成功率和吞吐量等性能上有所提高。
同时,本文在网络仿真软件OPNET上进行协议的进程模型、节点模型、网络场景模型设计,完成了基于OPNET的无线Ad Hoc网络的仿真系统设计。针对不同网络规模、不同节点业务模型、不同业务量、节点随机移动性这四个方面进行了仿真实验,对各协议在这四种网络环境下的性能参数进行收集统计,总结出固定TDMA、P_TDMA、EP_TDMA所适用的环境和条件,为实际组网提供一定的参考价值。