基于uwb技术的高速无线个域网mac协议.研究

《基于uwb技术的高速无线个域网mac协议.研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、哈尔滨T程大学硕+学位论文第1章绪论1．1课题研究背景随着计算机网络和移动通信技术的发展，便携的数字处理设备己经成为人们日常生活和办公的必需品，这些设备包括笔记本电脑、掌上电脑、MP3、计算机外设、移动电话和家用电子产品等。它们各自具备独特的功能和不同的用途，人们往往需要同时携带不同的设备，并在设备间进行数据的交互操作，从而形成一个人自适应网络。考虑到人们对移动办公的需求，传统的有线局域网受到布线的限制而无法应用，因此产生了一种短距离、低功率的无线通信技术——无线个域网络技术，它将个人自适应网络中的设备连接起来形成网络，真正实现设备之间可移动的、自动的互联。目前无线通信技术

2、从涵盖范围划分主要包括四大类(如图1．1所示)：无线个域网(WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork)、无线局域网(WLAN，WirelessLocalAreaNetwork)、无线城域网∽MAN，WirelessMetropolitanAreaNetwork)、无线广域霞J(WWAN，WirelessWideAreaNetwork)。其中WPAN是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无线无缝的连接而提出的新兴无线通信网络技术。WPAN是对WLAN、WMAN的一个补充，是对用户的进一步延伸。WPAN能够有效地解决“最后的几米电缆”的问题，

3、进而将无线联网进行到底。卜卜——一Shortrange_—————叫-10—10m0．100m0一10km图1．1无线通讯标准发展层次示意1哈尔滨工程大学硕士学位论文下一代便携式消费型电器和通信设备将支持高速率的多媒体业务，其应用包括高质量的视频和声频配送，多兆字节音乐和图像文档传送等。这些应用必需得到高速率无线个域网的支持和服务，因此高速WPAN应运而生。图1．2给出了在高速WPAN中使用的设备的示意图。这些设备包括数字摄像机、数字电视机、数字照相机、MP3播放机、打印机、投影仪和笔记本电脑等。高速WPAN所面向的应用可分为两类：大数据文件传输和具有实时要求的视频和高质量

4、音频传输。图1．2高速率WPAN目标应用随着无线通信技术的发展，各种无线通信系统相继出现，使可利用的频谱资源日趋饱和。然而，人们对无线通信系统的要求仍在不断提高，希望其提供更高的数据传输速率、成本更低、功耗更小。在这样的背景下，超宽带(UWB，Ultra．wideband)技术引起了人们的重视，已经逐渐成为无线通信领域研究、开发的一个热点，并被视为下一代无线通信的关键技术之一。UWB无线技术具有以极宽的频带换取高速、大容量、低功耗和低成本的优点。它能够在很低的功率谱密度下，在户内提供超过480Mbps的可靠数据传输。此外它还具有高精度测距定位，保密性强，抗干扰性强等特点。一

5、个相同作用范围10米的UWB无线通信系统，其速率可达到无线局域网802．11b的10倍，蓝牙的100倍，而其平均功率仅为上述系统的1／10．1／100，而且还具有更低的成本。UWB技术本身固有的优点可以显著地提高高速WPAN的网络性能，扩展高速WPAN的应用范围。超宽带高速WPAN将满足人们对更高速数据率的需求，具有广泛的应用前景。2撇ep孓十尸星吖但p伊＼僦、最w◎哈尔滨工程大学硕士学位论文1．2课题研究的目的和意义由于UWB的近距离高精度测距定位以及传输速率、传输距离、发送功率三者间的动态调整(网络拓扑随速率变化)等技术特点，把高速无线个域网与UWB技术相结合后，将会带

6、来一系列的问题，需要深入研究。在无线移动网络中，多个节点共用同一无线信道，因此需要媒体接入控制(MAC，MediaAccessContr01)协议来协调各个节点对信道的使用，从而实现数据的高效可靠传输。MAC协议将直接影响到网络接入的公平性、吞吐量、时延以及分组丢失率等重要的网络指标。无线网络比有线网络更复杂，因此其MAC协议需要完成的功能更多，协议也更加复杂。UWB传输技术对媒体接入控制技术和协议提出了更高的要求。UWB网络的MAC协议，必须紧密结合UWB系统的特点和所面向的应用，同时考虑到能耗、安全性、兼容性等其它因素。UWB网络的MAC协议需要注意以下问题：1、协调信

7、道，尽量保证节点公平占用信道。2、保证信道利用率高，充分利用有限的信道资源。3、低功耗。需要减少传输的冲突，避免信号重传；减少控制开销；信道空闲时减少对信道的监听(信道空闲时的对信道的监听所消耗的能量是正常传输时的50％)；减少平时对信道的监听。4、降低传输延迟和信号抖动，这对于实时的音视频传输尤其重要。5、要能够适应灵活易变的网络拓扑结构。6、要能够保证数据传输的QoS。毕竟高速无线个域网已有的IEEE802．15．3MAC协议不是针对UWB物理层设计的，它没有充分考虑和利用UWB传输技术的特点。在UWB网络中应