淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-1606201112593500
中文論文名稱 在水下聲波網路中,改善四向交握機制並結合梯狀式網路配置向量設置
英文論文名稱 On Enhancing Four-Way Handshake with Stair-Like NAV Setting for Underwater Acoustic Networks
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系資訊網路與通訊碩士班
系所名稱(英) Master's Program in Networking and Communications, Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生中文姓名 戴瑞廷
研究生英文姓名 Ruei-Ting Dai
學號 698420063
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2011-05-20
論文頁數 52頁
口試委員 指導教授-石貴平
委員-石貴平
委員-王三元
委員-陳彥達
委員-廖文華
中文關鍵字 隱藏節點問題  網路配置向量  階梯式網路配置向量 
英文關鍵字 Hidden terminal problem  Network allocation vector  Stair-like NAV 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 透過無線電波傳輸資訊所發展的無線傳輸技術已經行之有年。其中以IEEE 802.11所制定的DCF機制最具盛名。然而在水下聲納感測網路的環境中,聲波的傳輸將造成較低的傳輸速率與巨大的傳播延遲(Propagation Delay)。所以原本適用於無線電波的媒介存取控制(MAC)協定,在水下環境將變得不適用。本論文主要探討在水中高傳播延遲的特性下,使用IEEE 802.11 DCF四向交握機制時,無線傳輸設備如何設定持續抑制時間(NAV),以避免傳輸碰撞。並提出一套Underwater Network Allocation Vector(UNAV)機制,本機制除了考量收送端之間的傳播延遲外,並且針對不同的干擾者和收送端之間傳播延遲的不同,進行彈性的設定NAV,來實現平行傳輸的概念,並進而減少網路中傳輸延遲的時間,來達到提升網路的效能。最後在實驗的部分,本篇論文與IEEE 802.11 DCF機制作比較。實驗結果發現本篇論文所提出的UNAV協定,在網路傳輸延遲與傳輸效能的表現上有顯著的改善。
英文摘要 Wireless technology has been developed and used for many years. Due to the nature of water, instead of radio wave, sound wave is used for underwater transmission. Recently, IEEE 802.11 DCF is the most famous MAC protocol but is not suitable for underwater scenarios. Therefore, this proposal mainly focuses on how to modify the Network Allocation Vector (NAV) setting for underwater acoustic network.
論文目次 第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 3
1.3 研究方法 4
1.4 論文架構 5
第2章 相關文獻 6
2.1 水下聲波感測網路 6
第3章 預備知識 8
3.1 問題描述 8
3.1.1 NAV Duration Setting Problem 8
3.1.2 False Blocking problem 10
3.2 Spreading Loss Model 12
第4章 階梯式網路配置向量機制(Stair-like NAV mechanism ) 14
4.1 基本理念 14
4.2 階梯式網路配置向量機制(Stair-like NAV mechanism ) 17
4.2.1 NAVRTS設置 17
4.2.2 NAVCTS設置 19
4.2.3 NAVDATA設置 23
4.3 階梯式網路配置向量機制更新方法(Stair-like NAV mechanism update Scheme) 25
第5章 網路效能模擬 32
5.1 實驗場景及參數設定 32
5.2 實驗結果及分析 33
第6章 結論 38
參考文獻 39
附錄 英文論文 43

圖目錄
圖 1: 隱藏節點示意圖。 1
圖 2: 802.11DCF中RTS/CTS/DATA/ACK交換時序與NAV設定示意圖。 2
圖 3: A、B節點和S節點之間的不同傳播延遲。 4
圖 4: 無線電波和聲波所造成的傳播延遲差異。 8
圖 5: 不考慮傳播延遲設置NAV示意圖。 9
圖 6: 使用最大傳播延遲設置NAV示意圖。 10
圖 7: False Blocking Problem示意圖。 10
圖 8: False Blocking Problem時序圖。 12
圖 9: 無線電波和聲波發生控制封包碰撞之情形。 15
圖 10: Stair-like NAV Mechanism 核心理念。 16
圖 11: 利用階梯式網路配置向量舒緩False Blocking Problem。 16
圖 12: RTS/CTS/DATA的NAV持續抑制時間設定。 17
圖 13: RTS 封包格式。 18
圖 14: CTS 封包格式。 20
圖 15: NAVCTS設置未考量與鄰居節點傳播延遲時間示意圖。 21
圖 16: 干擾節點在收到封包後,動態調整NAV。 22
圖 17: NAVCTS設置考量與鄰居節點傳播延遲時間示意圖。 22
圖 18: NAVDATA設置未考量與鄰居節點傳播延遲時間示意圖。 23
圖 19: NAVDATA設置考量與鄰居節點傳播延遲時間示意圖。 24
圖 20: Stair-like NAV mechanism特色。 24
圖 21: NAVRTS持續抑制時間無法被NAVCTS和NAVDATA所更新。 26
圖 22: Stair-like NAV Update Scheme流程圖。 28
圖 23: 鄰居節點收到同一傳輸對封包並更新。 29
圖 24: 鄰居節點收到不同傳輸對封包並不更新。 30
圖 25: 網格狀拓樸。 32
圖 26: 節點距離與Average MAC Delay之關係。 34
圖 27: 節點距離與網路效能之關係。 35
圖 28: 封包錯誤率與Average MAC Delay之關係。 36
圖 29: 封包錯誤率與網路效能之關係。 37

表目錄
表 一.實驗的模擬參數設定 33
參考文獻 [1] IEEE Std 802.11-1999, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, IEEE, Aug. 1999.
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