基于可编程网卡的多信道TDMA协议实现.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于可编程网卡的多信道TDMA协议实现学科专业通信与信息系统学号201221260231作者姓名鲁立君指导教师郭伟教授分类号密级注1UDC学位论文基于可编程网卡的多信道TDMA协议实现鲁立君指导教师郭伟教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2015.04论文答辩日期2015.05学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注

2、1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEIMPLEMENTATIONOFMULTI-CHANNELTDMAPROTOCOLBASEDONPROGRAMMABLENETWORKCARDAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandinformationsystemAuthor:LuLijunAdvisor:GuoWeiSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTech

3、nologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技

4、大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要随着信息技术的飞速发展，具有自组织性、移动性以及不依赖于固定设施等特点的Adhoc网络越来越受到人们的关注。在Adhoc网络体系中，位于物理层之上的媒体接入控制（MediaAccessControl）协议决定了网络中节点接入信道的顺序和时间，它的主要作用是保证公平性和有效的资源共享，是Adhoc网络协议中的一个重要组成部分。目前基于Adhoc网络的MAC协议主要为

5、竞争类协议，竞争类协议会导致网络中节点资源分配不公平以及时延较长等问题，在竞争较大的条件下无法满足传输实时性要求。而基于分配类的TDMA协议能够很好地解决这些问题。本文重点研究了不同类型的TDMAMAC协议，从时隙分配的角度分别从固定分配TDMA、动态分配TDMA以及混合类MAC协议中选取了一种经典协议进行具体分析，并结合了这几种协议的优缺点设计了一种基于TDMA的动态时隙分配且信道可变的MAC协议。本文提出的MAC协议中的时隙分配算法是通过分析节点在上一时帧中的工作负载来进行下一时帧的时隙分配，可以实现时隙的按需分配，与传统的固定时隙分配TDMA协

6、议相比可发现动态时隙分配算法对于网络吞吐量有着明显提高。同时，本文提出的协议实现了信道的动态选择，每隔一个帧长对信道状况进行评估并选择性地进行切换。本文提出了两种多信道算法，一种是基于信道噪声考量的贪婪算法，在每个时帧的开始阶段选择当前信道噪声最低的信道进行本时帧的信息传输。考虑到同一时间可能会有多个网络在进行信道切换，噪声最低的信道可能会有多个网络在进行传输任务，这会导致传输中竞争情况的增加，进而造成时延增大的后果，因此，本文提出了基于Q学习的信道选择算法，根据信道的历史信道状况来进行信道选择。最后，本文通过结合可编程网卡和USRP，完成了系统实现

7、。实现过程主要分为TD实现、时间同步、多信道算法实现以及时隙动态分配算法实现几个部分。本文对以上系统各实现部分进行了具体介绍，并分别进行了验证实验。比较了两种信道算法与传统的固定信道算法，以及动态时隙分配算法以及传统固定分配实验，从时隙分配情况和网络吞吐量方面证实了本文协议对系统性能的改进性。关键词：MAC协议，TDMA，多信道，动态时隙分配，时间同步，实现IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,peoplearemoreandmoreconcernedabout

8、Adhocnetworkbecauseofitsself-organizing,mobility,andch