移动ad+hoc网络暴露终端问题研究

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1、南开大学硕士学位论文移动AdHoc网络暴露终端问题研究姓名：常鹏飞申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：徐敬东2012-05摘要移动Adhoc网络是一种具有自组织、无结构、动态性等特点的特殊的无线网络，广泛应用于军事、救灾、临时会议等应急性无线通信场合。移动Adhoc网络为我们带来便捷性的同时也带来了许多问题与挑战。暴露终端作为移动Adhoc网络的固有问题，降低了传输并发性，严重影响网络性能。现存的解决方法主要分为单信道、忙音检测、多信道和定向天线等四类。虽然这些方法，有效解决或改善了该问题，但仍存在不足有待改进。本文研究了CMAP、MACA．P，DBTMA等经典协议，分

2、析了这些协议的优势与不足，并提出了一种交叉层协议一ARTS协议。该协议包括包括两部分：基于OFDM的物理层和基于CSMA／CA的MAC层。在物理层，ARTS利用OFDM技术多子载波的特点，实现了AttCode技术。AttCode技术是一种利用软件无线电技术，通过特殊的调制与解调机制，将控制信号与原始数据混合传输的技术。发送者将少量控制信号调制到OFDM子载波上，与原始数据在相同频带内发送；接收者使用干扰消除技术恢复出原始信息；其他节点则可以能量检测算法捕获到调制在原始数据上的控制信号。该技术为MAC层实时信息表示和传输提供底层支持。在MAC层，发送者利用AttCode技术将RTS进

3、行调制，实现控制信号的带内并发传输，从而其他节点可以实时获取RTS信息。潜在发送者基于实时获取的RTS信息，构建出CTL(当前传输表)和NHL(邻居哈希表)，并利用信道访问规则，做出信道访问决定，从而识别出暴露终端，实现并发通信。灵活ACK机制将信道划分为数据和ACK两个独立子信道，消除二者之间的相互干扰；快速重传机制利用后续的ARTS，对冲突对进行排序，从而避免二次冲突。为了验证新协议的性能，使用GNURadio+USRP2和NS．3平台，对协议进行仿真。仿真结果表明新协议能够更好地发现暴露终端，增加了网络的吞吐量，从而证明该协议确实有效地解决了暴露终端问题，提高了链路并发性。关

4、键词：MANET，暴露终端，ARTS协议，AttCode技术，AR-MACAbstractMobileAdhoenetworkslSaspecialwirelessnetworkwithunstructed，self-organizinganddynamicfeature，whichiswidelyusedinemergencywirelesscommunicationenvironments，suchasmilitary,disasterrelief，interimmeetingandSOon．MobileAdhocnetworksbringUSconveniencewithpr

5、oblemsandchallenges．ExposedterminalisaninherentprobleminMobileAdhocNetworksanditreducedtheconcurrencyoftransmissionandimpactperformanceofnetworkseverely．Theexistingsolutivemethodsincludessinglechannd，busytone，multi-channel，directionalantennaandSOon．Althoughthesemethodssolveorimprovetheprobleme

6、ffectively,thereisstillinsufficientroomforimprovement．ThethesisstudiestheclassicprotocolssuchasCMAP,MACA—P．DBTMAandSonandanalyzestheadvantagesanddisadvantagesoftheseprotocolsandproposedacross·layerprotocol-ARTSprotoc01．Theprotocolincludestwoparts：physicallayerbasedonOFDMandMAClayerbasedonCSMA／

7、CA．Inphysicallayermakesuseofmultiplesub-carriercharacteristicsofOFDMtechnologytorealizedAttCodetechnology．AttCodeisatechnologythatwhichmakesuseofsoftwareradiotechnologytoimplementthehybridtransmissionofthecontrolsignalwiththeoriginaldat