基于跳频电台的ad hoc网络系统的设计与实现

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1、基于跳频电台的AdHoc网络系统的设计与实现2015年12月中图分类号：TN924+.2UDC分类号：621.3基于跳频电台的AdHoc网络系统的设计与实现作者姓名董楠学院名称信息与电子学院指导教师张宇答辩委员会主席安建平申请学位工学硕士学科专业通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月MobileAdHocNetworkbasedOnFrequencyHopingRadioCandidateName：DongNanSchoolorDepartment:InformationandElectr

2、onicSchoolFacultyMentor:ZhangYuChair,ThesisCommittee：AnJianPingDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：CommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：December，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的

3、地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要许多军事和商业应用需要运行在抗干扰能力强、多跳的自组织无线网络上，特别是在无人机等宽带高速移动环境下，对自组网提出了更高的要求。本文目标就是设计实现一个完整的基于跳频电台的移动AdHoc网络系统。无线自组织网络具有分布式、能量受限、存储及计算能力受

4、限的特点。文章提出了一种快速无线自组织网络的时间互同步技术，以支持网络采用时分多址接入。各个节点广播自己当前的时钟信息，相应的邻居节点接收到这些信息后，对接收到的信息中挑选最新的时钟信息，将其作为下一个时刻的时钟刻度再进行广播。此过程持续进行，最终会使网络所有节点的时钟收敛到同一值，实现无线传感器网络的分布式同步。本系统的动态TDMA-MAC协议主要是基于改进了的USAP协议，同时利用跳频电台通信的特点，实现了时隙信道资源的接入与无竞争的自动分配。USAP本身具有通用性，经过本文对USAP进行改进，在加入了时

5、隙占用平衡机制后，本系统的数据链路层协议在不同的通信负载下有了更好的适应性。本系统的网络层的核心是路由功能，用以实现多点中继传输。本AdHoc网络中，每个节点各自维护一张大致相同的网络拓扑图。各节点由自身拓扑图，使用Floyd算法计算最短路径，选择路由。从而在简化计算复杂度的基础上，整个网络实现了端到端之间的中继传输功能。本文在基于跳频电台的物理层基础上，借助软件无线电技术和参考TCP/IP协议簇结构的划分方法，提出并实现了一个完整的MANET（MobileAdHocNetwork）解决方案。本解决方案主要包

6、括三部分：基于动态TDMA-MAC协议的数据链路层，基于最短路径优先路由算法的网络层，和直接短消息传输和支持文件传输的TFTP协议的应用层。本文的研究成果可以应用于无人机等高速移动环境下的AdHoc网络系统中，为AdHoc的具体工程应用提供了重要的参考价值。关键词：AdHoc网络；时间同步；动态TDMA；USAP;动态路由I北京理工大学硕士学位论文AbstractManymilitaryandcommercialapplicationneedstorunontheself-organizedmulti-jum

7、pedwirelessnetworkwhichhashighanti-interferenceperformance.Especiallyapplicationsonunmannedaerialvehicle(uav),whichworksinbroadbandhigh-speedmobileenvironment,putforwardhigherrequirementsonad-hocnetwork..Thisthesisintroducesthedesigningandrealizingacomplete

8、mobileAdHocnetworksystembasedonfrequencyhoppingradio.Wirelessself-organizingnetworkisdistributed,energylimited,storagelimitedandcomputingpowerlimited.Thispaperpresentsafasttimesynchronizationtechnology