Ad Hoe网络MAC协议.pdfVIP

第27卷 湖北师范学院学报(自然科学版) Vo1．27 第4期 Journal of Hubei Normal University(Natural Science) No．4，2007 Ad Hoc网络MAC协议 张 赘 (武汉职业技术学院计算机系，湖北武汉 430074) 摘要：无线移动Ad Hoc网络(MANET)是一种不依赖任何固定设施的移动无线多跳网络。由于Ad Hoe网 络的拓扑结构和资源限制，一个有效和分布式的MAC协议是一个挑战性研究工作。本文分析了典型的Ad Hoc网络 MAC协议。然后根据这些协议的设计目标、解决问题的方法进行讨论和性能对比。 关键词：移动Ad Hoc网络；媒体接入控制；服务质量；能源效率 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2714(2007)04—0018—04 无线移动Ad Hoc网络(MANET)是一种不依赖任何固定设施的移动无线多跳网络．Ad Hoc网络 是一种具有高度动态拓扑结构，不需要固定基站支持的多跳无线网络，整个网络没有固定的基础设 施，也没有固定的路由器，所有节点都是移动的、动态变化的以及有限的能源，并且都可以以任何方式 动态地保持与其他节点的联系¨ J。无线移动Ad Hoc网络可以广泛应用于军事领域、自然灾害应急 处理、科学考察、探险、交互式演讲、共享信息的商业会议、紧急通信等等领域．上述这些特性需求一 些新的设计方法解决Ad Hoc网络的各种问题。Ad Hoc网络的MAC(Medium Access Contro1)层设计 使得Ad Hoc网络具有高效的使用网络资源、合理地决定网络的规模以及较高的网络通信能力、较低 的数据传输时延等。 近年来，许多学者提出了Ad Hoc网络的MAC协议以及对Ad Hoc网络的通信量、时延、公平性、 稳定性、多媒体的支持、能源效率和QoS等方面进行优化处理¨ J。本文分析了典型的Ad Hoc网络 MAC协议．然后根据这些协议的设计目标、解决问题的方法进行讨论和性能对比。 1 Ad Hoc网络MAC协议的分类 目前MANET的MAC协议主要可以分为如图1所示的类型。无竞争MAC方案(如TDMA，FD— MA，CDMA)使用确定的分配来避免竞争。基于竞争方案能知道传输数据碰撞的危险。无竞争MAC 方案更多地应用于静态或集中式网络环境，本文讨论将主要集中在基于竞争的MAC方案。基于竞争 的MAC协议又可以分为：基于发送者与基于接收者的协议，单信道与多信道协议，能源意识的MAC 协议，基于有向天线与无向天线的MAC协议以及QoS的协议等。 2 Ad Hoc网络MAC协议的概述 2．1 一般MAC协议 由于Ad Hoc网络是无集中控制的网络，其MAC协议的研究主要集中在基于竞争的机制。载波 收稿日期：2007—03—21 基金项目：湖北省自然科学基金项目(2005ABA231，2006ABA301)，湖北省教育厅重点科研项目(D200617001)资助 作者简介：张 资(198O一 )，女，湖北襄樊人，硕士生，助教，主要研究领域为数据库技术． · l8· 监听多址访问(CSMA) 是Ad Hoc网络中最早使用的协议之一。载波监听(cs)机制需求节点优先 图 1 MAC协议的分类 监听信道，如果信道是空闲的，它就传输数据。如果发生冲突，CSMA就不能较好地处理冲突。cs— MA／CD (载波监听多址访问与冲突检测)是CSMA的改进协议。在CSMA／CD中，如果多个节点发 生冲突，发送节点向它的邻居通报并随机等待一个时间后再发送，如果节点再次发生冲突，则将退避 时间加倍，这就是著名的二进制指数退避算法。CSMA／CD也不能较好地解决隐节点问题。 多址访问与冲突避免(MACA)I s]使用控制分组握手诊断来减轻隐节点和暴露节点问题。MACA 协议采用两种分组：即请求发送(RTS)分组和允许发送(CTS)分组。MACA协议不使用载波监听机 制。采用MACA协议后，任一节点旁听到RTS分组后将其发送推迟足够长时间，这样发送节点才能 够接收回送的CTS分组。MACA使用三次握