论文部分内容阅读
随着用户数的增长、多业务的发展，对无线通信网络的服务质量QoS提出了更多的要求。OFDM，MIMO等新技术的应用，将能保证一些未来延时敏感业务的QoS。然而，面对越来越紧张的无线频谱资源，合理的MAC协议仍是改善无线通信系统性能并满足不同业务的QoS的关键。目前，适用于无线通信网络的接入技术主要包括轮询和随机多址两类。采用轮询接入技术需要在网络中构造一个无线令牌环，才能使所有站点共享无线通道；而随机多址由于无需构造无线令牌环，并具有在一定条件下能够有效占用通道资源，减小转接时延的特点，因此在无线通信网络中已得到了越来越广泛的应用。
然而，在卫星通信系统、无线分组网络和计算机通信网络迅速发展的今日，随机多址技术也面临着新的挑战和发展。与单通道随机多址协议相比，多通道随机多址协议可使无线通信网络具备降低延时、增加吞吐量、充分利用通道资源和易于支持QoS等优点，因此，国内外许多学者对此作出了一些的研究，并取得一定的成果。但研究重点主要集中在单一业务上，而对支持多种业务QoS的多通道随机多址协议的研究还很少。本文以多通道无线通信网络为研究对象，对带优先级控制的多通道随机多址MAC协议及自适应随机多址MAC协议进行了深入的分析和研究。论文共分为五章。
第一章从ALOHA系列、CSMA系列、CSMA/CD、CSMA/CA及协议扩展五个部分阐述了随机多址协议的发展，并对随机多址技术与新技术、新网络的结合进行了探讨，同时分析了多通道多址技术在无线通信网络中的应用。在此基础上，重点阐述了本论文研究内容的来源，提出本文的研究课题。
第二章从提高系统通道资源利用率及满足无线通信网络中多种业务QoS需求的角度出发，提出了基于概率检测的连续型多通道随机多址接入(CPDMCMA)协议，即通过优先级的划分来支持无线通信网络中多种业务的QoS，并通过多通道的应用、概率p的选择以及负载均衡来保证在不同负载下的无线通信网络具有较高的通道利用率。并在此基础上对无线网络中模循环接入控制方式以及负载均衡型控制方式下的CPDMCMA协议进行了数学建模、理论分析与比较。从仿真实验的分析比较可以看出CPDMCMA协议可保证较高的吞吐量以及支持多种业务的QoS需求，并可根据对网络的不同要求选择不同的控制模式。
第三章从避免终端发送数据的随意性，减少数据产生冲突的可能性的角度出发，提出了基于概率检测的时隙式多通道随机多址接入(SPDMCMA)协议，即在CPDMCMA协议的基础上，将系统的时间轴按单位时间划分为时隙。此外，由于采用SPDMCMA协议的系统是时隙式系统，因此，本文通过与CPDMCMA协议(即时间连续型系统)的比较，说明了时隙式系统是一种较优系统。
第四章采用新的分析方法分别对连续型和时隙式p坚持CSMA以及不同假设条件下的p检测CSMA进行了理论分析，得出各自的吞吐量解析式，并进行了仿真和相互间的比较。在此基础上，提出了基于概率的自适应随机多址接入(PSAMA)协议，即在系统中根据通道负载的轻重，自适应地动态选择p检测CSMA和p坚持CSMA，以此来减少冲突发生的几率，更进一步地提高系统的通道利用率。并通过对该协议模型和吞吐量性能的分析，得出该协议较p坚持CSMA和p检测CSMA具有更优的系统性能。同时，本章还对协议的系统实现进行了探讨。
第五章对全文的主要研究工作进行了总结，讨论了其中存在的问题以及今后继续深入的方向。