【摘 要】
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当下的工业物联网（Industrial Internet of Things,IIo T）包含了承担多种不同业务的节点。IEEE 802.11ac/ah协议共同应用于IIo T中,可以满足复杂的传输需求。信道绑定技术和限制接入窗口（Restricted Access Window,RAW）机制是IEEE 802.11ac/ah协议在媒体访问控制（Media Access Control,MAC）层
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当下的工业物联网（Industrial Internet of Things,IIo T）包含了承担多种不同业务的节点。IEEE 802.11ac/ah协议共同应用于IIo T中,可以满足复杂的传输需求。信道绑定技术和限制接入窗口（Restricted Access Window,RAW）机制是IEEE 802.11ac/ah协议在媒体访问控制（Media Access Control,MAC）层引入的关键技术。对于承担不同业务的节点,目前单一的不合理的信道绑定策略和RAW分组策略成为制约IIo T性能的瓶颈。本文工作的重点是优化信道绑定和RAW机制。本文利用中断概率作为评价数据传输质量的指标,并将中断概率的概念扩展到信噪比方面,分析了信噪比、发送功率及传输距离等因素对中断概率的影响,进而推导出直接计算中断概率的表达式。针对IIo T中将有限的信道资源合理分配问题,本文提出了基于中断概率的信道绑定算法（Outage Probability Based Channel Bonding Algorithm,OPCB）,该算法可以应用于IEEE 802.11ac/ah网络中,在数据传输开始之前评估数据传输的质量,为数据传输质量较差的节点绑定多条信道。OP-RAW算法在保证信道资源利用率的前提下提高数据传输的质量和网络的性能。针对IIo T中对节点合理分组的问题,本文提出了基于中断概率的RAW分组优化算法（Outage Probability Based RAW Machinic,OP-RAW）,该算法可以应用于IEEE 802.11ah网络中,根据节点的业务需求和数据传输质量,调节RAW时隙长度,再将RAW时隙长度需求相同的节点分到同一RAW组中。OP-RAW算法使节点在RAW时隙中及时完成数据传输并减少信道资源的浪费,进而在进一步提高网络的传输效率。本文使用MATLAB对中断概率及其影响因素进行分析,并对OP-CB算法进行分析。本文使用NS-3网络仿真器进行模拟实验,评估所提出的OP-CB算法和OP-RAW算法在IEEE 802.11ac/ah网络中的性能,仿真结果表明OP-CB和OP-RAW算法可以提高IEEE 802.11ac/ah网络的吞吐量并降低时延。对于节点数量大,传输距离较远的大规模IIo T,OP-CB和OP-RAW算法可以更合理地分配信道资源并提高网络的传输效率。
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