多信道无线Mesh网络中基于独立控制信道的MAC协议研究

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多信道MAC协议近来被用于改善无线Mesh网络(WMN)的性能。本文首先介绍了一种简单的基于静态信道分配算法的多信道MAC协议,在将单信道MAC协议(如IEEES02.11MAC)直接移植到多信道模式时,会面临许多新的问题,如多信道隐藏终端问题和RTS/CTS丢失问题;而后介绍了几种现有的基于不同硬件平台的典型多信道无线Mesh网络MAC协议,比较其性能,并指出这些多信道MAC协议目前仍然存在的一些主要问题,如需要严格的时钟同步、非网络规模独立或者硬件成本花费较高等。 论文的主要内容是分析了一种适合分布式无线Mesh网络的MAC层协议,它使用独立的控制信道来调度节点之间的报文传输。控制信道用于解决原本在数据信道上发生的竞争并实现数据信道的分配。数据信道用于传输数据包和接收确认。每个节点拥有两个独立的半双工无线发射端口,可以同时在两个信道上工作。在物理层之上只有一个MAC层来协调多个信道。每个节点上设置两个数据结构:信道使用表和空闲信道表。通过更新和维持信道使用表和信道空闲表,主机可以动态地选择不同的信道进行数据传输,从而实现了信道的空间复用。由于使用基于RTS/CTS预留机制,本协议不要求全局时钟同步。同时在一定程度上实现了网络规模独立,所以适合拥挤的网络环境。 通过比较简单多信道协议和本协议的仿真结果,可以发现在不同的场景和业务模式下,本协议可以明显优化网络吞吐量和端到端延迟。
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