超寬帶多信道MAC層協議的研究.pdf

1、各種小型化、便攜式無線通信設備的大量涌現，推動了短距離無線技術的蓬勃發(fā)展。超寬帶技術作為新興的短距離無線傳輸技術之一，在提供高速率數據傳輸的同時又兼?zhèn)涞统杀?、低功耗等?yōu)點，吸引了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。目前，國內外有許多研究機構都在積極研究和制定超寬帶的物理層和媒體接入控制層的標準，其中對于超寬帶媒體接入控制(Medium Access Control，MAC)層的協議大部分是基于單信道的。而多信道技術是提高網絡吞吐量、降低網絡時延、

2、提高信道利用率的最直接有效的手段。在這樣的背景下，本學位論文重點研究超寬帶的多信道MAC層協議，對超寬帶協議ECMA368的MAC層進行了多信道擴展，進行改進，提出了基于優(yōu)先級的超寬帶多信道MAC層協議(Prioritized Multi-Channel MAC Protocol for UWB Netwoks，PMMAC)，用OPNET搭建仿真平臺，對PMMAC協議進行了仿真驗證和性能分析。
　　 本論文首先闡述了超寬帶的概念

3、和應用領域，介紹了基于MB-OFDM-UWB的國際標準ECMA368 MAC層協議；總結了多信道環(huán)境下設計MAC層協議需要注意的問題，針對這些問題對幾種經典的無線網絡的多信道MAC層協議進行了比較分析，闡述了它們的優(yōu)缺點，同時簡要介紹了現有的一些應用在超寬帶網絡中的多信道MAC層協議。
　　 本論文接著對ECMA368 MAC層協議進行直接的多信道擴展，在此基礎上進行改進，提出了基于優(yōu)先級的超寬帶多信道MAC層協議--PMMAC

4、協議，闡述了協議的設計思想，給出了協議的網絡環(huán)境，描述了PMMAC的超幀結構、信道協商過程和信道接入機制。PMMAC將一個超幀分為信標期(Beacon Period，BP)、最終協商期和數據傳輸期(Data TransmissionPeriod，DTP)三個階段，采用一個半雙工的收發(fā)信機，在BP和最終協商期，所有節(jié)點的收發(fā)信機都處于同一個信道，在DTP階段，收發(fā)信機再切換到協商好的數據信道；PMMAC的信道協商采用預留的接入方式，通過三

5、步握手機制，協商好合適的信道和MAS時隙；PMMAC采用基于優(yōu)先級和低切換頻率的信道選擇機制，并給出了對低優(yōu)先級的預留請求的處理方法。
　　 PMMAC協議提出后，為了證明它的可行性和有效性。搭建了PMMAC的仿真平臺，對PMMAC進行了仿真，分別就吞吐量和業(yè)務延時兩項性能指標對協議進行了性能分析，發(fā)現PMMAC協議比ECMA368單信道協議擁有更高的網絡吞吐量和更低的業(yè)務延時；比較了PMMAC的不同優(yōu)先級業(yè)務的平均延時，驗證了