网络多址接入协议的性能测试及分析-本科毕业论文开题报告.doc

本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告题 目 网络多址接入协议的性能测试及分析 学生姓名 迟艳萍 学号 1213024064 所在院(系) 物 理 与 电 信 工 程 学 院 专业班级 通 信 1202 班 指导教师 吴燕 2016 年 3 月 13 日题 目 网络多址接入协议的性能测试及分析 一、选题的目的及研究意义 网络发展早期，通信基本上是以点到点或者网状的方式进行的，通过专门线路把每一个设备和其他设备连接起来从而实现通信。然而，当今网络业务迅速增长，网络结构日益复杂化，网络所能使用的通信资源也越来越紧缺。而且，节点用户之间需要交换信息，一个设备可以使用的物理连接的数量又是有限的，全部使用点到点的连接是不现实的。因此，共享通信资源的方式被广泛应用到网络架构中。共享方式有利于提高资源的使用效率，同时在用户之间保持高度的可连接性。多个设备之间共享传输媒介，需要有某种接入控制技术来保证正常通信，于是多址接入技术应运而生。在网络接入领域中，当两个或多个用户共享信道传输数据时，信息就会叠加，目的端就不能接收到正确的数据，发送端必须重新传输，直到被成功接收或超时丢弃。数据的再次传输造成了时间和信道资源的严重浪费，所以需要不断完善和发展多址接入技术，以提高网络性能。 在多址接入协议中，多个用户共享同一物理信道，例如，在蜂窝无线通信系信道被所有入网的用户共享。对无线通信来说，一个重要的目标就是有效地利用信道资源，多址接入协议的性能对此有很大影响。协议通常都是为了满足一定的目标而设计的。任何一种较好的协议都应该具有以下特点： 第一，协议应该能够使多个用户共享同一传输信道，为此，协议必须要求用户按照一定的规则发出请求，协议控制分配给用户的信道容量。 第二，协议能够以高效的方式分配传输信道，效率通常是以信道的吞吐量和传输时延来衡量的。 第三，对每个用户来说，分配应该是公平的，即在不考虑具有优先权的用户的情况下，每个用户从平均意义上来说应该分配到相同的信道容量。第四，协议在处理不同的业务时，应该具有一定的灵活性。第五，协议应该是稳定的。这意味着当系统达到均衡时，一个新增的负荷应该使系统达到一个新的均衡点。对于不稳定的协议来说，新增的负荷将迫使系统迁移到更高的负荷状态，并且降低系统吞吐量。最后，协议应该具有鲁棒性。也就是说，当系统出现设备故障或条件改变时，不会引起协议的崩溃。当用户操作不当时，对系统中其他用户的影响应当尽可能的小。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等自从1970年ALOHA协议诞生以来，已经出现了大量的多址接入协议。对这些协议进行分类的方法也是多种多样的，在此把多址接入协议分为三类：非竞争（调度）协议、竞争（随机接入）协议，以及CDMA协议。调度协议通过调度要传输数据的用户来避免两个或两个以上用户同时接入信道。调度可分为固定分配方式和按需分配方式。在固定分配方式下，每个用户都会被分配给一定的传输容量，而按需分配则只有在用户有数据需要传输时才分配信道。CDMA协议即不属于非竞争协议也不属于竞争协议。实际上，它属于多个用户可以无冲突的同时传输数据的非竞争协议。但是，当同时传输的用户数增加到一定值时，就会产生竞争。 调度多址接入协议通过调度要传输的用户来避免多个用户同时尝试访问同一物理信道。用户按照调度的先后顺序一次传输数据，这样就确保了每次传输都会成功。随机多址接入协议不存在传输的调度。当用户有数据需要传输时，并不知道是否会同其他用户发生冲突。用户通过监听信道可能知道也可能不知道即将发生的传输，因为没有关于其他用户是否要传输数据的准确信息。当多个准备传输的用户同时开始传输时，所有的传输多半都会失败。在多地址接入协议中，多个用户共享同一物理信道，例如，在蜂窝无线通信系统中，信道被所有入网的用户共享。对无线通信来说，一个重要的目标就是有效的利用信道资源，多址接入协议性能对此有很大影响。协议通常都是为了满足一定的目标而设计的。通信网络模型的分层可以看作由一套模块组成的体系结构，除了最底层的链路之外，每一个高层模块分别是由低层“黑匣子”系统加一组简单的模块组成。常见的分层模型OSI（Open Systems Interconnection）七层模型和TCP/IP（Transmission ControlProtocol/ Internet Protocol）四层模型1。 早在1983 年，国际标准化组织（International Standard Organization , ISO）就为数据通信网的体系结构制定出了一个通用的标准，称为开放系统互联参考模型，简称OSI 参考模型。OSI 模型从上到下分为七个层次：应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。 TCP/IP 体系结构只有四层：应用层、传输层、网际层、网络接口层。它和OSI 体系结构的比较如图2.1 所示。TCP/IP 体系结构中的应用层相当于OSI 体系结构中的最高三层，它直接为用户的应用进程提供服务。这层的协议有HTTP 协议、SMTP 协议和FTP 协议等4。TCP/IP 体系结构中的运输层和OSI 体系结构中的运输层对应，它负责两个应用进程之间的通信。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明 4、 检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1王承恕.通信网基础M北京：人民邮电出版社，2003：2王秉钧.ALOHA 协议的性能分析M天津通信技术1994(3)：11-143钱华林.Non-persistent CSMA 协议的容量(J)计算机学报1984(3)：194-2004程水英.无线通信中的多址技术及其发展(J)今日电子2004(12)：47-505谢希仁.计算机网络(M)北京：电子工业出版社，2011：23-326邵金基于OPNET 的随机接入技术仿真(J)武汉华中师范大学硕士学位论文.2007：7徐洋,朱近康无线通信中的随机接入协议研究(J)通信技术2008，41(11)：8范谦，李式巨无线局域网MAC 接入性能分析(J)无线电工程2003，(6)：9刘学勇.详解MATLAB/Simulink 通信系统建模与仿真(M)北京：电子工业出版社，2011：318-34310王申涛，杨浩，周熙几种随机接入协议的仿真性能比较分析(J)计算机与现代化2006(10)：101-10411佘明辉，赵东风基于随机多址协议的系统吞吐量分析(J)吉林大学学报2010，28(1)：13-1912徐明远，邵玉斌.Matlab 仿真在现代通信中的应用(M)陕西：西安电子科技大学出版社，2011：81-9913赵静基于Matlab 的通信系统仿真(M)北京：北京航空航天大学出版社，2010：59-70 五、毕业设计进程安排 进度安排： 1月10日3月20日：查阅资料，完成外文翻译原文和开题报告。 3月21日4月20日：完成系统整体框架设