基于调度优先级的MAC协议设计及OPNET仿真分析

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1、西安电子科技大学独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：箨楚角日期型墨：奎!．生关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校

2、攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：导师签名：日期丝l；!；J9日期刊专，3-!￡夕摘要I眦Y4哪2眦3吣8眦删0删7啪4哪6肌本文的主要研究目标是设计分别适用于认知无线网和智能电网的基于调度优先级的MAC协议。目前，认知无线网的研究主要是在物理层和MAC层上，而MAC层中最为关键的问题是MAC协议的设计。此

3、外，随着低碳经济的兴起，智能电网成为当前的研究热点。智能电网要做到实时掌握系统特征参数的变化，诊断预测故障，就需要一种能有效传输多种业务且反应快速的通信系统。因此，如何设计可以实时高效调度多种业务的MAC协议成为一大难题。首先，本文为认知无线网设计了一种基于传输优先级和CSMA／CA的多信道MAC协议。该协议利用一个公共控制信道来协商频谱授权用户(主用户)和非授权用户(次用户)对数据信道的使用权。通过对CSMA／CA机制中帧间间隔和退避算法的改进，主用户可获得数据信道的优先使用权。此外，该协议利用一个中心控制器来记录协商信息并分配数据信道，从而解决隐藏终端问题和频谱感知问题。本

4、文还利用马尔科夫链模型和非强插优先级排队模型分别对网络归一化吞吐量和包的时延性能进行了仿真分析。其次，无线局域网(wLAN)以其灵活性、宽带化、移动性等特性，将成为智能电网通信技术的主流。本文在无线局域网的MAC协议的基础上提出了一种用于智能电网信息传输的基于动态传输优先级的MAC协议。本协议利用自学习算法计算下一时隙的传输业务量及传输速率，进而计算决定每种业务传输优先级的仲裁间隔文章最后利用OPNET平台仿真分析了改进MAC协议及WLANMAC协议的平均吞吐量、时延及功率消耗等性能。关键词：认知无线网智能电网WLANMAC协议CSMA／CA动态优先级OPNETAbstract

5、ThispaperresearchesondesigningMACprotocolbasedonschedulingpriorityforcognitiveradionetworkandsmartgridnetwork．Recently,cognitiveradionetwork(CRNlhasbeenconsideredasakeytechnology，inwhichphysicallayerandMAClayerareresearchedmainly．Moreover，withtheriseofthelow-carboneconomy,thesmartg“dbecomesa

6、researchhotspot．Toachievesystemcharacteristicsintime，smartgridneedsanefrectivetransmissionofmultipleservicesandrapidresponsecommunicationsystem．Howtodesignanefficientreal·timeMACprotocolhasbecomeamajo。problem．FirStluinthispaper,apriorityandCSMA／CAenabledMACprotocolfor(CRN)isproposed，underwhi

7、chsecondaryusers(SUs)accesschannelswithlowerprioritythanprimaryusers(PUs)withoutspectrumsensing．TheproposedPACE—MACenablesSUstobestutillzetheunusedfrequencyspectrumwhileavoidthecollisionsamongSUsandbetweenSUsandPUs．WedevelopaMarkovchainmodelandanon