无线通信网络多信道协议的研究

多信道技术利用多个正交的物理信道，使得多条链路可以同时通信，显著提高了网络吞吐量、降低了传输延迟，具有重要的理论研究意义和实用价值。本课题从无线网络容量出发，结合切换延时等，推导出网络容量同接口数目以及信道数目之间的关系式，并在此理论基础上设计出相应的MAC层协议和路由协议。MAC层协议以理论分析和信道容量研究为基础，进行主要参数的选择（如接口数目）并配置网络，协议采用信道状态表以及信道选择机制等相结合，选择信道，建立链接，并解决隐藏终端问题以及提供QoS支持。在多信道路由协议方面，设计适合多信道网络的路由度量，并进行MAC层和路由层协议的联合设计。一方面，将MAC层的信道信息用于路由协议，避免频繁切换信道等问题；另一方面，通过在路由协议中携带相关信道信息，降低MAC层协议的开销，提高效率。对所设计的协议将通过理论分析结合计算机仿真实验，进行验证以及优化。

摘要: 多信道技术利用多个正交的物理信道，使得多条链路可以同时通信，显著提高了网络吞吐量、降低了传输延迟，具有重要的理论研究意义和实用价值。本课题从无线网络容量出发，结合网络模型，推导出网络容量同接口数目以及信道数目之间的关系式，并在此理论基础上设计出相应的MAC层协议和路由协议。在多信道MAC层协议方面，我们根据网络拓扑结构，以最小化网络冲突为目的，设计了基于冲突矩阵随机排序的信道分配MAC层协议以及基于最大独立集的分布式和集中式MAC层协议。这些MAC协议可以根据网络信道数目、节点接口数目等对信道和链路速率进行分配并保证网络的公平性，可以解决隐藏终端问题以及提供QoS支持。在多信道路由协议方面，我们对MAC层和路由层协议进行联合设计并给出了适合于多信道无线网络的路由度量。跨层信道分配路由协议将MAC层的信道信息用于构建路由，通过在路由协议中携带相关信道信息，降低MAC层协议的开销，提高效率。我们对所设计的协议通过理论分析结合计算机仿真实验，进行了验证以及优化，并进行了分析比较，结果表明，采用多信道协议有效降低了网络冲突，显著提高了网络性能，如网络吞吐量以及延时等。