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【6h】

基于排队论的RCCDH-MAC协议建模与性能分析

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 相关工作

1.2.1 认知无线电自组织网络MAC协议相关工作

1.2.2 排队论相关工作

1.3 论文主要内容与章节安排

第二章 认知无线电基础及RCCDH-MAC协议

2.1 认知无线电基础

2.1.1 认知无线电

2.2.2 认知无线电功能特征

2.2 RCCDH-MAC

2.2.1 RCCDH-MAC协议简介

2.2.2 RCCDH-MAC协议运行机制

2.3 本章小结

第三章 排队论基础

3.1 排队论概述

3.1.1 排队基本概念

3.1.2 排队系统基本组成

3.1.3 排队系统主要指标

3.2 排队问题数学基础

3.2.1 排队系统常见顾客流简介

3.2.2 马尔可夫链及马尔可夫过程

3.2.3 Little公式

3.3 典型排队模型介绍

3.3.1 单服务台闭合式排队模型/M/M/l/m/m

3.3.2 多服务台闭合式排队模型M/M/n/m/m

3.3.3 具有优先权的排队模型

3.4 本章小结

第四章 RCCDH-MAC协议排队模型研究

4.1 概述

4.2 网络参数说明

4.3 网络特征及适用模型分析

4.4 排队系统及排队指标分析

4.4.1 排队系统组成

4.4.2 M1M2/M1,M2/n/(np+ns)/(np+ns)排队模型分析

4.5 本章小结

第五章 基于排队论的RCCDH-MAC协议性能分析

5.1 协议性能指标与排队指标关系

5.2 网络参数及仿真场景设置

5.3 协议性能与网络参数关系

5.3.1 协议性能与SU数目

5.3.2 协议性能与SU数据包到达率

5.3.3 协议性能与信道数目

5.3.4 协议性能与网络参数关系总结

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参与的工程项目

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摘要

无线技术的不断进步与发展使得对频谱资源的需求越来越大,固有频谱分配政策使得频谱资源日渐短缺;同时各个频段上的利用率差别很大,某些频段上的利用率极低,这就出现了无线频谱资源需求与现有频谱资源不足之间的矛盾。如何在现有的频谱资源利用状况之下,将无线网络环境中的频谱空穴加以有效利用,成为了现阶段无线技术研究的热点之一。
  认知无线电是一种能够根据自身周边所处环境变化相应地做出调整(如改变数据传输信道等)的无线电技术,通过实时动态感知无线网络环境中的频谱空穴并加以利用,以达到频谱资源利用率最大化的目的。
  我们实验室从2012年开始对认知无线电及其组网技术进行研究分析,结合现有的DDH-MAC、OMC-MAC等多种MAC协议,于2015年初提出了一种具有可靠控制信道的动态混合认知无线电网络MAC协议(简称RCCDH-MAC),并通过仿真实验证明了该MAC协议相比现有协议在网络吞吐量和平均传输延迟上有了比较明显的改善,网络性能得以提高。
  本文通过深入研究和分析RCCDH-MAC协议的运行机制与特点,结合排队论的现有理论成果,提出了一种描述该协议运行机制的排队模型——特殊的多服务台闭合式强占重复优先排队模型M1M2/M'1 M'2/n/(np+ns)/(Gp+ns)。本文首先介绍了RCCDH-MAC协议的运行机制,揭示了该协议所适用的M1M2/M1M2/n/(np+ns)/(np+ns)模型相比于一般闭合式强占重复优先排队模型的特殊之处;结合RCCDH-MAC协议的特点,对M1M2/M'1 M'2/n/(n(np+ns)/(np+ns)排队模型进行了深入研究与分析,给出了该模型的平衡方程,并推导出相关排队指标的数学表达;通过分析排队指标与协议性能指标之间的关系,最终得到RCCDH-MAC协议性能指标的数学表达;借助MATLAB解出了不同网络参数下的协议各性能指标,并从排队论角度分析了协议性能与网络参数间的关系。
  MATLAB仿真实验数据与基于模型的计算结果符合得很好,验证了模型的准确性,表明本文所提出的M1M2/M'1 M'2/n/(np+ns)/(np+ns)模型确实可以作为描述RCCDH-MAC协议运行机制的排队模型,用以指导该协议的工程部署、配置优化和各项参数的动态调整,以发挥网络的极限性能。

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