移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制研究.pdf

1、無(wú)線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是由無(wú)線信道連接的移動(dòng)通信終端組成的臨時(shí)性動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，非常適用于戰(zhàn)爭(zhēng)、救援、臨時(shí)會(huì)議等環(huán)境下。由于不依賴于固定的通信基礎(chǔ)設(shè)施，而且網(wǎng)絡(luò)組織機(jī)動(dòng)靈活，無(wú)線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是未來個(gè)人通信系統(tǒng)的重要組成部分。無(wú)線移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究涉及MAC、路由（Routing）、多播（Multicasting）、功率控制（Power Control）、QoS、安全（Security）等多個(gè)方面，本文主要針對(duì)無(wú)線移動(dòng)A

2、d Hoc網(wǎng)絡(luò)MAC接入?yún)f(xié)議及其公平性和接入效率（吞吐率、協(xié)議開銷等）進(jìn)行深入研究。 在移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)中，接入公平性和吞吐率是衡量MAC協(xié)議的重要指標(biāo)。通過分析無(wú)線MAC接入中沖突避免退避策略，論文首先提出了基于排隊(duì)論思想的退避公平算法。在基于排隊(duì)論思想的退避公平算法中，退避時(shí)間對(duì)于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)（包括新加入的節(jié)點(diǎn)）都是相同的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送RTS報(bào)文以前，先監(jiān)聽信道，若信道空閑就啟動(dòng)退避延時(shí)器；若信道忙碌就一直

3、監(jiān)聽直到信道轉(zhuǎn)為空閑再啟動(dòng)退避延時(shí)器。在延時(shí)等待過程中繼續(xù)監(jiān)聽信道，暫時(shí)不發(fā)送RTS。如果等待期間又聽到了信道轉(zhuǎn)為忙碌，則停止延時(shí)器，繼續(xù)監(jiān)聽，延時(shí)器中剩余的時(shí)間將作為新的退避時(shí)間參與下一次競(jìng)爭(zhēng)。只有在信道空閑且退避時(shí)間為零的情況下，才發(fā)送RTS報(bào)文。一次交互成功，退避時(shí)間回到初始值。研究分析表明，排隊(duì)退避算法具有較好的公平性。 其次，論文提出了一種基于節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)失敗次數(shù)（無(wú)效RTS）動(dòng)態(tài)退避策略的移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)公平MAC接

4、入?yún)f(xié)議。在基于RTS/CTS握手機(jī)制的MAC協(xié)議中，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí)，節(jié)點(diǎn)為了獲得信道訪問權(quán)，需要多次發(fā)送RTS報(bào)文，才能將數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送出去。在爭(zhēng)用信道成功之前，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS爭(zhēng)用信道的失敗次數(shù)，在一定程度上反映了信道的繁忙狀況。用節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)失敗次數(shù)（無(wú)效RTS）進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法估計(jì)信道爭(zhēng)用情況，動(dòng)態(tài)地分配退避計(jì)數(shù)器初值，從而可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的公平MAC接入。研究表明，該接入方法能夠有效地反映源節(jié)點(diǎn)特性，接入公平性好，在高負(fù)荷

5、和低負(fù)荷的情況下都能提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，提供良好的QoS保障。 然后，論文提出了一種改進(jìn)型FAMA（Fair Floor Acquisition Multiple Access）協(xié)議。FAMA—NCS協(xié)議有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是通過延長(zhǎng)RTS和CTS控制報(bào)文的長(zhǎng)度來消除控制報(bào)文的沖突，較好地解決了隱終端問題；二是允許一次RTS—CTS交互成功后，節(jié)點(diǎn)可連續(xù)發(fā)送多個(gè)報(bào)文，從而增加了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。通過對(duì)RTS/CTS握手機(jī)制和FAMA協(xié)議的

6、分析，用節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)失敗次數(shù)（無(wú)效RTS）對(duì)信道爭(zhēng)用情況進(jìn)行估計(jì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整FAMA協(xié)議中的報(bào)文序列長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)公平接入和保障較好的網(wǎng)絡(luò)吞吐率。 接著，論文提出了一種基于鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的自適應(yīng)調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口的MAC接入?yún)f(xié)議。節(jié)點(diǎn)的沖突是鄰居節(jié)點(diǎn)之間引起的。在一段時(shí)間內(nèi)，有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的節(jié)點(diǎn)越多，節(jié)點(diǎn)通信時(shí)越容易產(chǎn)生沖突。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各鄰居節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)數(shù)在一定程度上反映了網(wǎng)絡(luò)的繁忙狀況，競(jìng)爭(zhēng)的鄰居節(jié)點(diǎn)越多，表示信道競(jìng)爭(zhēng)

7、越激烈，網(wǎng)絡(luò)越繁忙，反之網(wǎng)絡(luò)比較空閑。據(jù)此，根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)中競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量來自適應(yīng)地調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口CW（Competititon Window），從而提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率。 最后，論文研究并提出了一種基于鄰居節(jié)點(diǎn)活躍狀態(tài)評(píng)估策略的MAC接入?yún)f(xié)議BASNN（Based on the Active State of the Neighboring Nodes）。在無(wú)線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)共享信道中，通常采用時(shí)延退避機(jī)制的MAC接入?yún)f(xié)議，BASNN