【摘 要】
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近几年,移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Network,MANET）在危机响应、军事应用、车联网以及家庭或办公室网络等诸多领域得到了广泛应用。在MANET网络中,节点以分布式方式独立的做出通信决策,会使网络的集中管理变得困难。并且用户不再仅仅满足于基础的数据传输,而是期望得到高层次的信息处理和定制服务。一些学者将软件定义网络（Software Defined Network,SDN）与
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近几年,移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Network,MANET）在危机响应、军事应用、车联网以及家庭或办公室网络等诸多领域得到了广泛应用。在MANET网络中,节点以分布式方式独立的做出通信决策,会使网络的集中管理变得困难。并且用户不再仅仅满足于基础的数据传输,而是期望得到高层次的信息处理和定制服务。一些学者将软件定义网络（Software Defined Network,SDN）与移动自组织网络相结合来解决以上问题,提出了软件定义移动自组织网络（Software Defined Mobile Ad Hoc Network,SDMANET）的新型网络架构。在SDMANET网络中,SDN集中式控制受到MANET网络信道数据速率低、网络带宽有限和网络环境复杂等固有问题的挑战,故SDMANET的链路协议也需要针对新型网络的架构做出设计及优化。本文在现有的SDMANET网络架构上,通过控制信道和数据信道将网络分为了基础网络层和控制层,并重点对两个信道的媒体接入控制协议进行研究。这两个协议均运用软件定义媒体接入控制（Software Defined Media Access Control,SDMAC）的思想,使用应用程序对节点获得无线介质去发送数据的时机进行控制,从而实现以更灵活的方式来协调网络中报文传输。本文主要工作如下:首先,为应对网络拓扑的不断变化,并提高网络的稳定性,本文在控制信道提出了基于软件定义的SDCC-MAC（Software Defined Control Channel MAC）协议。该协议由控制器根据业务特性和网络拓扑来决定能够接入控制信道的节点,并通过排队论的思想为其计算时隙数目分配时隙。同时,该协议还预留了竞争时隙,来为网络突发状况提供应急预案。其次,为了提高数据平面信道利用率和网络吞吐量,降低网络控制开销,本文在数据信道提出了基于软件定义的SDDC-MAC（Software Defined Data Channel MAC）协议。这是一种由控制器基于业务流规划给出时隙分配方案的跨层设计MAC协议。该协议基于业务流和全局视图进行集中式的时隙分配,解决了隐藏终端与暴露终端问题。通过增加预分配策略和一致性检测方法,该协议明显优化了接入协议在大规模场景中的时延、丢包率等性能。最后,本文使用Riverbed仿真软件对所提协议进行建模实现,使用RYU控制器作为SDN控制器平台。通过设计不同的仿真场景,对SDCC-MAC协议和SDDC-MAC协议进行了性能验证。仿真结果表明,本文所提方法适用于节点移动复杂和大规模网络场景中,能够有效地提升网络投递率和吞吐量。
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