ad-hoc第二章-ad-hoc网络中的MAC协议.ppt

* 硬件约束：大多数无线收发信机在单个频率上进行半双工通信。 半双工通信必须考虑发送方式和接收方式之间切换所需的时间。 对于高速无线通信系统在最大容量条件下工作时，收发转换时间增加的开销非常大。使用握手协议在面对这种情况时显得尤其脆弱。 例如，10us的收发转换时间，10Mbps的传输速率，则一次收发转换将导致信道容量丢失100bits。 通信方式 * Ad hoc 网络中的MAC协议评价 算法分布性 是否提供QoS保证 平均接入延时 带宽利用率 算法公平性 是否解决隐藏/暴露终端问题 算法控制信息开销 算法对大规模网络的扩展适应性 是否支持自适应功率控制、码率控制、智能天线、时间同步 (针对资源预留机制) * Ad hoc网络MAC协议分类 信道划分：单信道、多信道； 信道接入流程的发起：发端发起、收端发起； 信道占用机制： 竞争机制（异步） 分配机制（同步） 混合机制（竞争和分配相结合） * 典型MAC协议及算法 竞争机制 使用直接竞争决定信道访问权，通过随机重传来解决碰撞问题。 ALOHA、CSMA、CSMA/CA、MACA、MACAW、IEEE 802.11、IEEE802.11e … 分配机制 使用同步通信模式，采用某种传输时间安排算法将时隙映射为节点。 TDMA、TSMA、FPRP… 混合机制 分配和竞争相结合。 HTDMA、ETUTM、AGENT… * 竞争协议 ALOHA ALOHA： 基于竞争的单信道策略 节点直接发送信息，发生冲突后各个节点退避随机独立的时间后再发送。 Slotted-ALOHA： 将信道划分为等长的时隙，数据分组长度等于时隙长度，信道利用率提高一倍。 * 载波检测多址接入CSMA（ Carrier sense multiple access） 基于载波监听，接入无线信道 持续CSMA 持续监听，发现空闲，立即发送 非持续CSMA 监听，发现忙，随机等待后再监听 p-持续CSMA 监听，发现空闲， 以p概率发送 竞争协议CSMA * CSMA/CD: CSMA with collision detection 边发送，边检测信道：发送数据，检测到冲突则停止，随机后退一定时隙 节省时间/频带 被局域网标准IEEE802.3LAN采纳 10Mbps 时隙长512bit时间 业务泊松分布Poisson 竞争协议CSMA/CD * CSMA/CA: CSMA with collision avoid 通过RTS/CTS接入信道，邻居节点获知本次传输所需时间NAV，在NAV时间内保持静默，直到传输完毕； ACK对数据传输进行确认，以确保传输有效性； RTS/CTS/DATA/ACK四向握手，RTS/CTS包长较短，碰撞开销较Data小 竞争协议CSMA/CA IEEE 802.11协议的诞生 1990年，IEEE 802标准化委员会成立了IEEE 802.11无线局域网标准工作组。 1997年，IEEE发布了802.11协议，这是无线局域网领域内第一个在国际上被认可的协议。 该标准包括了物理层及媒质访问控制（MAC）层的规范。物理层规约包括直序扩频、跳频以及红外三种，其中直序扩频和跳频采用2.4GHz频段。 传输速率最高只能达到2Mbps，因而主要被用于数据的存取。 * 竞争协议IEEE 802.11 DCF IEEE 802.11协议的演化 1999年，IEEE又提出了802.11b协议，用来对802.11协议进行补充，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率的基础上，又增加了5.5Mbps和11Mbps两个新网络传输速率。 此后，802.11系列协议不断演化，网络吞吐率不断提高，2009年正式批准的802.11n可提供300Mbps的传输速率，从而使无线局域网达到以太网的性能水平。 * 竞争协议IEEE 802.11 DCF IEEE 802.11协议的演化 IEEE 802.11a：规定无线局域网工作频段在5GHz，数据传输速率达到54 Mbps/72 Mbps，传输距离控制在10～100米。 IEEE 802.11b：又称Wi-Fi标准。规定无线局域网工作频段在2.4GHz，数据传输速率达到11 Mbps。由于价格低廉，802.11b产品已经被广泛地投入市场。 IEEE 802.11e：支持多媒体传输，从而提供所有无线局域网无线广播接口的服务质量保证QoS机制。 IEEE 802.11f：定义访问节点之间的通信，支持IEEE 802.11的接入点互操作协议（IAPP） IEEE 802.11h：用于802.11a的频道管理技术。 IEEE 802.11g：可以看作对