【正文】 39。業(yè)務(wù)量39。ALOHA協(xié)議信道吞吐量與業(yè)務(wù)量關(guān)系39。k*39。kv39。ko39。 %有捕獲效應(yīng)吞吐量S=Traffic1.*exp(2*Traffic1)。clear all[Traffic1,S1,Delay1]=aloha(0)。 %統(tǒng)計(jì)吞吐量 Delay(indx)=Wtime/TOTAL*Srate/Plen。 %更新時(shí)刻 end Traffic(indx)=Tplen/Srate/now_time。 %傳輸成功 end else Mstate(idx)=COLLISION。 end Mstate(idx)=COLLISION。 if Mstate(idx(no))==TRANSMIT if length(idx)==1 =10*log10(maxp)。 %比較發(fā)生碰撞的終端的距離 %計(jì)算接入點(diǎn)收到的各個(gè)終端信號(hào)功率 pow =mpow*dxy.^alfa.*10.^(sigma/10*mrnd(idx))。 if capture==0 %不考慮捕獲效應(yīng) if length(idx)1 Mstate(idx)=COLLISION。 %數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束時(shí)刻 Tplen =Tplen+sum(Mplen(idx))。 %開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)包的終端ID if length(idx)0 Mstate(idx)=TRANSMIT。 mtime(idx)=now_timeRint*log(1rand(1,length(idx)))。 Mstate==COLLISION)。 %下一個(gè)數(shù)據(jù)包產(chǎn)生時(shí)刻 mtime(idx) =mgtime(idx)。 Mstate(idx)=STANDBY。 Splen =Splen+Mplen(idx)。 Mstate==TRANSMIT)。 %每個(gè)終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包長(zhǎng)度大小 now_time =min(mtime)。 %終端的狀態(tài)改變時(shí)刻 Mstate =zeros(1,Mnum)。 %傳輸延遲時(shí)間(s) mgtime =Tint*log(1rand(1,Mnum))。 %成功傳輸?shù)姆?hào)的個(gè)數(shù) Tplen=0。 %數(shù)據(jù)包重傳間隔的期望值 Spnum=0。 %理論業(yè)務(wù)量for indx=1:length(G) %*************************************** 初始化相關(guān)參數(shù) ******************************** Tint =Ttime/log(1G(indx)/Mnum)。 %終端距離接入點(diǎn)的距離mrnd=randn(1,Mnum)。 %超過(guò)r重新生成位置坐標(biāo)enddistance=sqrt(sum(((ones(Mnum,1)*bxy).39。 if length(indx)==0 break end mxy(:,indx)=[randsrc(2,length(indx),[r:r])。 %隨機(jī)生成終端坐標(biāo)while 1 d=sqrt(sum(mxy(1:2,:).^2))。 %終端高度mxy=[randsrc(2,Mnum,[r:r])。 %終端在服務(wù)區(qū)域邊緣時(shí)，接入點(diǎn)接收到的信號(hào)功率[dBm]mpow =10^(m/10)*sqrt(r^2+bxy(3)^2)^alfa。 %接入點(diǎn)進(jìn)行正確信號(hào)解調(diào)所需要的最低信號(hào)功率 [dBm]%************************************定義終端信息 ***********************************Mnum =100。 %服務(wù)區(qū)域半徑 [m]bxy =[0,0,5]。 %路徑損耗指數(shù)sigma=6。 %每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)間Dtime=。 %符號(hào)速率Plen =500。 %成功傳輸多少數(shù)據(jù)包后仿真結(jié)束%******************************** 定義信道參數(shù) *************************************brate=6e6。 %傳輸COLLISION =2。我們對(duì)其常用的建模方法是建立對(duì)數(shù)正態(tài)陰影模型[[]張曉佳. 陰影衰落信道的建模與分析[D].內(nèi)蒙古大學(xué),2014.[19]Behrouz, A, Forouzan. 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社, 2001. 4345[20]Rowe, S, H, Schuh, M, L. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（影印版）[M]. 北京:清華大學(xué)出版社, 2006.[21]劉學(xué)勇. 詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2011. 318343[22]謝希仁. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2003. 420426附錄:%ALOHA協(xié)議程序function[Traffic,S,Delay]=aloha(capture)%*************************** 輸入?yún)?shù) ****************************%capture: 是否考慮捕獲效應(yīng) 0:不考慮 1:考慮%*************************** 輸出參數(shù) ****************************%Traffic: 實(shí)際產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量%S: 吞吐量%Delay: 平均延遲%****************************定義終端狀態(tài)常數(shù)以及仿真結(jié)束參數(shù)****************************STANDBY =0。路徑損耗是由接入點(diǎn)與終端之間的距離造成的，在房間內(nèi)或在房間外的無(wú)線信道中，其關(guān)系如公式31所示 Pr(dBm)=Pt(dBm)+10nlg (31)在公式（31）中，n為路徑衰落指數(shù)，其值一般在2到5之間；d0為近地參考距離；d為發(fā)射天線與接收天線間的距離。有線信道是是理想信道。狹義信道通常按具體媒介的類型不同分為有線信道和無(wú)線信道[[]姜來(lái)為. MIMOOFDM系統(tǒng)中信道估計(jì)及迭代干擾消除方法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.]。終端與接入點(diǎn)連接的信道既能采用無(wú)線信道，也能采用有線信道。在該場(chǎng)景中，設(shè)接入點(diǎn)的坐標(biāo)為（0,0,h），h是接入點(diǎn)到地面的高度。在信道中傳輸?shù)陌鼤?huì)接入?yún)f(xié)議，最后到達(dá)接入點(diǎn)。3. 多址接入?yún)f(xié)議仿真模型. 仿真系統(tǒng)模型本文建立的仿真系統(tǒng)模型是數(shù)據(jù)包通信系統(tǒng)，這個(gè)模型由許多個(gè)終端和一個(gè)接入點(diǎn)組成。本章重點(diǎn)介紹了純ALOHA協(xié)議，時(shí)隙ALOHA協(xié)議和CSMA協(xié)議的基本工作原理，并對(duì)這三種協(xié)議進(jìn)行了性能分析[[]王申濤,楊浩,周熙. 幾種隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的仿真性能比較分析[J]. 計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2006,10:101104+111.]。： P持續(xù)性CSMA協(xié)議的算法。其S和G的關(guān)系式如下： (212) 1持續(xù)性CSMA協(xié)議1持續(xù)性CSMA協(xié)議，避免了資源的浪費(fèi)。：步驟算法第一步第二步若監(jiān)聽(tīng)到信道空閑，立即發(fā)送；否則，轉(zhuǎn)到第二步若監(jiān)聽(tīng)到信道忙則等待一段隨機(jī)的重傳延遲時(shí)間，重復(fù)第一步 npCSMA協(xié)議的算法這種算法是尊重別人的。若有，說(shuō)明信道正忙；若沒(méi)有，則做出以下的決定：（1）若信道空閑，是否立即發(fā)送；（2）若信道忙，是否繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)； 第一步的策略是避免發(fā)生不必要的沖突，第二步的策略是優(yōu)化監(jiān)聽(tīng)算法，讓有的站繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)或所有監(jiān)聽(tīng)站都退避一段時(shí)間再監(jiān)聽(tīng)。其他CSMA協(xié)議主要有在以太網(wǎng)中廣泛采用的CSMA/CD協(xié)議和在無(wú)線局域網(wǎng)中采用的CSMA/CA協(xié)議[[]王順滿,吳長(zhǎng)奇,張?bào)?宋志群. 無(wú)線局域網(wǎng)的安全問(wèn)題[J]. 無(wú)線電通信技術(shù),2003,05:1921.]。CSMA協(xié)議分為時(shí)隙，非時(shí)隙和其他類型。00..2S12345D/T0純ALOHA時(shí)隙ALOHA 幀平均傳輸時(shí)延與吞吐量的關(guān)系曲線. CSMA協(xié)議在上面提到的兩個(gè)協(xié)議中，各站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)其他站點(diǎn)的情況不做考慮，這樣導(dǎo)致分組碰撞重發(fā)的幾率很大，信道利用率不高。因?yàn)闀r(shí)隙ALOHA協(xié)議在下一個(gè)時(shí)隙到達(dá)時(shí)，平均要等待T0/2，因此可得，發(fā)送一個(gè)分組所需的平均時(shí)長(zhǎng)為： （210）當(dāng)K大于或等于5時(shí)，NR基本與K無(wú)關(guān)，當(dāng)K=5時(shí)，是一個(gè)最佳選擇，可得出： (211)兩種ALOHA系統(tǒng)的歸一化的幀平均傳輸時(shí)延D/，這是在K=5的前提下得出的[10]。當(dāng)G=1時(shí)，S=Smax=e1=，這是吞吐率可能達(dá)到的最大值。 時(shí)隙ALOHA協(xié)議工作原理圖本文在分析它的工作性能時(shí)，假設(shè)幀的發(fā)送、到達(dá)和重傳服從泊松分布。時(shí)隙ALOHA協(xié)議對(duì)原有協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，它將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的間隙（slot），令其長(zhǎng)度為T0，幀只有在時(shí)隙開(kāi)始時(shí)傳輸。發(fā)送一幀所需要的最小時(shí)間為： (24)發(fā)送一幀的最大時(shí)間是： （25）設(shè)一個(gè)幀重傳NR次才能發(fā)送成功，則發(fā)送一個(gè)幀所需的平均時(shí)間為[[]張秀虹,王永秀,劉桂香,石云霞. 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議流量和差錯(cuò)控制的分析[J]. 青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2003,02:6668.]： （26）從公式（26）中可以看出，當(dāng)K越小，幀碰撞的次數(shù)就會(huì)越多，導(dǎo)致了重新傳送的幀的次數(shù)增多，所以要增大K值來(lái)減小碰撞概率，當(dāng)K=5時(shí)，是一個(gè)最佳選擇，可得出： (27)利用公式（23），可推導(dǎo)出： (28)公式（28）反映了隨著G的增大，發(fā)送的幀的重新傳送的次數(shù)是按照指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的。在情況較為理想的情況下，發(fā)送一幀所需的時(shí)間是T0(1+R)，當(dāng)如果幀因?yàn)榘l(fā)生碰撞而導(dǎo)致重傳，情況需另行討論[10]。 純ALOHA協(xié)議的吞吐量與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載關(guān)系曲線，系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，當(dāng)G增大一些時(shí)，發(fā)送成功的幀的數(shù)量逐漸減少，發(fā)生碰撞而導(dǎo)致重新傳送的幀又會(huì)逐漸增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)一步增大，造成不良循環(huán)。在穩(wěn)定的情況下，二者的關(guān)系為：