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摘 要

人们对通信的需求促进了通信网络技术的发展，无线Mesh网络作为下一代无线网络的研究热门之一受到普遍的关注。 IEEE 802.11s MCCA机制作为无线Mesh网络中的一种MAC层机制，能够对传输过程进行先预约后发送，达到减少通信过程中包的碰撞率的效果。本文在MCCA机制的基础上引入多射频技术及智能天线技术，在不影响MCCA机制性能的条件下，进一步改善网络性能。

本文首先对无线Mesh网络、MCCA机制、智能天线技术及基于智能天线的无线Mesh网络MAC层机制进行了一系列的介绍，然后根据现有的MCCA机制研究提出了基于单射频四波束切换天线的MCCA机制并分析了简单引入智能天线可能存在的问题，进而提出基于多射频智能天线的MCCA机制。

最后，本文采用了OPNET仿真平台对设计出的改进机制进行仿真与结果分析，对改进机制的效果进行了验证并对下一步研究方向进行了总结和展望。

关键词：无线Mesh网络，智能天线，多射频技术，MCCA机制

A Study on MAC Technology of Multi-beam Smart Antenna Wireless Mesh Network

Abstract

People’s demand for communication promotes the development of communication technology. As one of the research focus of the next generation wireless network, wireless mesh network (WMN) has been widely concerned. As a MAC layer protocol in wireless mesh network, in IEEE 802.11s MCCA mechanism a reservations process is arranged before the data transmission to reduce the collision probability of transmitted packet. Based on the MCCA mechanism, the multi-radio technology and smart antenna technology are introduced to further improve the network performance without affecting the mechanism of MCCA.

Firstly, the wireless mesh networks, MCCA mechanism, smart antenna technology and a series of MAC layer protocols based on smart antenna in wireless mesh networks are summarized. According to the existing research of MCCA mechanism, this paper presents a MCCA mechanism based on single-radio switched-beam antenna and analyses the problems caused by simple introduction of smart antenna. Then a MCCA mechanism with multi-radio intelligent antenna is put forward to solve these problems.

The proposed mechanisms are simulated on OPNET platform. The simulation results show the improvements of these mechanisms.

Finally, the directions of future work are proposed.

KEY WORDS: Wireless Mesh Network; Smart Antenna; Multi-Radio Technology; MCCA Mechanism

目 录

目 录 1

第一章 绪 论 3

1.1 课题背景 3

1.2 课题研究目标和内容 3

1.3 论文安排 4

第二章 无线Mesh网络与智能天线概述 5

2.1 无线Mesh网络概述 5

2.1.1 无线Mesh网络基本架构 5

2.1.2 无线Mesh网络的特征 6

2.1.3 无线Mesh网络研究涉及的技术 6

2.2 IEEE 802.11与IEEE 802.11s 6

2.2.1 IEEE 802.11 DCF机制 6

2.2.2 IEEE 802.11s网络架构 7

2.2.3 IEEE 802.11s MCCA机制 8

2.2.4 MCCA与DCF的比较 9

2.3 智能天线 10

2.3.1 智能天线分类 10

2.3.2 智能天线增益表示 11

2.3.3 智能天线的优缺点概述 12

2.4本章小结 12

第三章 基于智能天线的MAC协议 13

3.1 全向天线存在的问题 13

3.1.1 隐藏终端问题 13

3.1.2 暴露终端问题 13

3.2 智能天线存在的问题 13

3.2.1 聋节点问题 13

3.2.2 新隐藏终端问题 14

3.2.3 队列头阻塞问题 15

3.2.4 天线功率增益不对称问题 15

3.3 基于智能天线的MAC层协议研究现状 15

3.3.1 Spot-MAC协议 15

3.3.2 HMAC协议 16

3.3.3 基于HiperLAN/2的WMN MAC协议 17

3.3.4 MCCA辅助的多射频智能天线协议 18

3.3.5 各协议的利弊比较 18

3.4 本章小结 19

第四章 一种基于多射频智能天线的MCCA改进算法 20

4.1 设计目标与设计思路 20

4.2 改进机制工作条件 20

4.3 基于单射频智能天线的MCCA机制 20

4.4 基于多射频智能天线的MCCA机制 22

4.4 本章小结 24

第五章 仿真结果与分析 25

5.1 仿真平台介绍 25

5.2仿真模型介绍 25

5.2.1 网络模型 25

5.2.2 节点模型 25

5.2.3 业务产生进程模型 27

5.2.4 业务销毁进程模型 28

5.2.5 MAC层进程模型 28

5.2.6仿真参数设置 30

5.3 无线管道阶段 30

5.4 仿真结果与分析 32

5.5 本章小结 34

第六章 总结与展望 35

6.1 总结 35

6.2 展望 35

参考文献（References） 36

致 谢 37

第一章 绪 论

1.1 课题背景

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