這是ppt轉換word mac，包括了信道接入技術及協(xié)議，Ad hoc接入面臨的主要問題，隱藏終端和暴露終端，Ad hoc幾種接入?yún)f(xié)議等內容，歡迎點擊下載。

ppt轉換word mac是由紅軟PPT免費下載網(wǎng)推薦的一款課件PPT類型的PowerPoint.

3.2 Ad Hoc網(wǎng)絡的MAC接入?yún)f(xié)議 主要內容 􀂙1. 信道接入技術及協(xié)議 􀂙2. Ad hoc接入面臨的主要問題 􀂙3. 隱藏終端和暴露終端 􀂙4. Ad hoc幾種接入?yún)f(xié)議 1. 信道接入技術及協(xié)議 Ad Hoc是多跳共享網(wǎng)絡。共享的含義就是在一個公用的廣播信道上實現(xiàn)所有用戶的互連和通信。這樣，如何控制對共享信道的接入，就是數(shù)據(jù)鏈路層的一個特殊子層－－介質接入控制MAC子層的主要任務。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） MAC層需要解決的主要問題： Ad hoc網(wǎng)絡具有特殊的網(wǎng)絡組織形式，具有動態(tài)性，其信道接入?yún)f(xié)議面臨許多新的問題，這些問題包括： 1)MAC相關的無線接收問題 2)不同的信道共享方式 3)暴露終端問題 4)隱藏終端問題 5)節(jié)點移動的影響 Ad Hoc的MAC協(xié)議必須盡量消除這些因素的影響。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 信道共享方式: 在普通的通信系統(tǒng)中，信道共享方式有3種：點對點、點對多點和多點共享。 點對點是最簡單的信道共享方式。其特點是只有兩個節(jié)點共享無線信道。在單信道時，兩個節(jié)點可以通過半雙工方式實現(xiàn)共享，在雙信道時，可實現(xiàn)全雙工通信。 點對多點 一般用于有固定基礎設施控制的無線信道，例如蜂窩移動系統(tǒng)的無線信道，終端在中心站的控制下共享一個或多個無線信道。 多點共享 是指多個終端共享一個廣播信道。以太網(wǎng)就是最典型的多點共享方式(僅指HUB的應用，對交換機來說就不是了)。在多點共享方式中，一個終端發(fā)送信號，所有的終端都可以聽到。因此這種共享方式下的信道也稱為一跳共享廣播信道. 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） Ad Hoc網(wǎng)絡的多跳共享性 Ad Hoc網(wǎng)絡的無線信道也是一個共享的廣播信道，但它不是一跳共享。在Ad Hoc網(wǎng)絡中，當一個節(jié)點發(fā)送報文，只有在它覆蓋范圍內的節(jié)點（稱為鄰居）才能夠接收到，而覆蓋范圍以外的節(jié)點感知不到任何通信的存在。而這恰恰也是AD HOC網(wǎng)絡的優(yōu)勢所在，即發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍以外的節(jié)點不受發(fā)送節(jié)點的影響，他們也可以同時發(fā)送報文，這可以大大提高頻率的空間復用度。在使用一個通信頻率的情況下， AD HOC網(wǎng)絡中可以有多對節(jié)點同時進行通信--稱為多跳共享廣播信道。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 多跳共享性對MAC協(xié)議的影響 多跳共享廣播信道帶來的直接影響就是報文沖突與節(jié)點所處的地理位置相關。在一跳共享廣播信道中，報文沖突是全局事件，所有節(jié)點要么都收到正確的報文，要么都會感知到報文沖突。但在Ad Hoc網(wǎng)絡中，報文沖突只是局部事件，發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點感知到的信道狀況的不一致性，會帶來隱藏終端、暴露終端等一系列的問題。 由于Ad Hoc網(wǎng)絡網(wǎng)絡特殊的信道共享方式（多跳共享），需要設計專用的信道接入?yún)f(xié)議。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 靜態(tài)多點接入技術： 1）TDMA:為每個用戶分配一個固定的時隙; 2）FDMA:為每個用戶分配一個固定的頻段; 這些靜態(tài)的方法，在用戶數(shù)較少而固定，且每個用戶通信量較大的情況下，是簡單有效的接入方案。 但是，當用戶數(shù)目較多且通信量具有突發(fā)特征時，就不適用。必須采用動態(tài)多點接入技術。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 動態(tài)多點接入技術： 可分為受控接入和隨機接入兩類。對于受控接入，每個用戶不能隨意接入信道，必須服從一定的控制規(guī)則，典型的有多點線路輪詢和令牌傳遞。對于隨機接入，每個用戶都可以根據(jù)自己的意愿隨機的發(fā)送信息，多個用戶同時發(fā)送會產(chǎn)生幀的沖突，導致發(fā)送失敗。 受控接入又可以分為集中式和分布式。輪詢屬于集中式控制，控制節(jié)點按一定順序逐一詢問各用戶節(jié)點是否有信息發(fā)送。如果有，則被詢問的用戶節(jié)點就立即將信息發(fā)送給控制節(jié)點；如沒有，則控制節(jié)點依次詢問下一節(jié)點。令牌環(huán)屬于分布式控制，在環(huán)路中通過特殊的令牌環(huán)幀沿著環(huán)路逐站傳遞，只有獲得令牌的節(jié)點才有權發(fā)送信息。當信息發(fā)送完畢，就將令牌傳遞給下一站。 AD HOC網(wǎng)絡作為自組網(wǎng)，決定只能采用隨機接入。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 多點隨機接入?yún)f(xié)議（針對一跳共享的網(wǎng)絡） 1、ALOHA方式 ALOHA隨機接入方式有兩種，一種是純ALOHA方式，一種是分時隙ALOHA方式。兩者的區(qū)別在于是否將事件分割為離散的時隙空間，即純ALOHA方式無需全局時間同步，而分時隙ALOHA方式則必須時間同步。兩者都適用于任何無協(xié)調關系的多用戶競爭單信道使用權的系統(tǒng)。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 純ALOHA：純ALOHA是一種用戶一旦產(chǎn)生需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就完全隨機的發(fā)送到無線信道上去的方式.它既可以工作在無線信道方式，也可以工作在總線式網(wǎng)絡中。純ALOHA系統(tǒng)最大吞吐量為0.184 分時隙ALOHA：以一個分組的傳輸時間為單位，把信道劃分為時隙，用戶按照這種時隙同步發(fā)送分組的。系統(tǒng)最大吞吐量為0.368，是純ALOHA的2倍。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 沖突的結果是使沖突的雙方（有時也可能是多方）所發(fā)送的數(shù)據(jù)都出現(xiàn)差錯，因而都必須進行重發(fā)。但是發(fā)生沖突的各站不能馬上進行重發(fā)，因為這樣做就會繼續(xù)沖突下去。 ALOHA系統(tǒng)采用的重發(fā)策略是讓各站等待一段隨機的時間，然后再進行重發(fā)。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 載波監(jiān)聽多路訪問CSMA（Carrier Sense Multiple Access Protocols） 載波監(jiān)聽（Carrier Sense） 站點在為發(fā)送幀而訪問傳輸信道之前，首先監(jiān)聽信道有無載波，若有載波，說明已有用戶在使用信道，則不發(fā)送幀以避免沖突。 多路訪問（Multiple Access） 多個用戶共用一條線路 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） CSMA方式 在ALOHA中，由于各個用戶是相互獨立的發(fā)送分組，因此發(fā)生分組沖突的概率很大。針對這種情況而研究的CSMA（載波偵聽多址）方式是一種用戶監(jiān)測信道使用情況，避開沖突發(fā)送分組的方式。即采用這種方式發(fā)送分組時，首先要檢測載波，檢測其它用戶是否在使用信道，一旦信道空閑就立即發(fā)送分組，從而使網(wǎng)絡可獲得大大高于分時隙ALOHA協(xié)議的最大信道利用率。 CSMA方式有三種基本的方式: 1）非堅持（non-persistent）CSMA方式 2）1-persistent CSMA方式 3）P-persistent CSMA方式，用于分時隙信道 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 1）1-堅持CSMA(1-persistent CSMA) 如果介質空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)；如果介質忙則繼續(xù)偵聽直到介質變?yōu)榭臻e，然后發(fā)送數(shù)據(jù)；如果有沖突則等待隨機時間后再偵聽。之所以稱其為1-堅持CSMA，是因為站點一旦發(fā)現(xiàn)介質空閑，將以概率1發(fā)送數(shù)據(jù) 原理 若站點有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽直至發(fā)現(xiàn)信道空閑，然后完成發(fā)送； 若產(chǎn)生沖突，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送過程。 優(yōu)點：減少了信道空閑時間； 缺點：增加了發(fā)生沖突的概率； 廣播延遲對協(xié)議性能的影響：廣播延遲越大，發(fā)生沖突的可能性越大，協(xié)議性能越差； 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 2)非堅持CSMA (non persistent CSMA) 如果介質空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)；如果介質忙，則等待一個隨機時間后再嘗試。定性分析一下，就可以知道非堅持CSMA協(xié)議的介質利用率會比1-堅持CSMA好一些，但數(shù)據(jù)傳輸時間可能會長一些 原理 若站點有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現(xiàn)信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送過程；若產(chǎn)生沖突，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送過程。 優(yōu)點：減少了沖突的概率； 缺點：增加了信道空閑時間，數(shù)據(jù)發(fā)送延遲增大； 信道效率比1-堅持CSMA高，傳輸延遲比1-堅持CSMA大。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 3） p-堅持CSMA (p-persistent CSMA) 如果介質空閑，便以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p把數(shù)據(jù)發(fā)送推遲到下一個時間片；如果下一個時間片介質仍然空閑，便再次以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率1-p將其推遲到下下一個時間片。此過程一直重復，直到將數(shù)據(jù)發(fā)送出去或是其他站點開始發(fā)送數(shù)據(jù)。如果一開始偵聽介質就發(fā)現(xiàn)介質忙，那么它就等到下一個時間片繼續(xù)偵聽介質，然后重復上述過程。 適用于分時隙信道。 原理 若站點有數(shù)據(jù)發(fā)送，先監(jiān)聽信道； 若站點發(fā)現(xiàn)信道空閑，則以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率q=1-p延遲至下一個時槽發(fā)送。若下一個時槽仍空閑，重復此過程，直至數(shù)據(jù)發(fā)出或時槽被其他站點所占用； 若信道忙，則等待下一個時槽，重新開始發(fā)送； 若產(chǎn)生沖突，等待一隨機時間，然后重新開始發(fā)送; 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） CSMA/CD是對CSMA的改進 沖突檢測是在發(fā)送的同時接收信息進行比較，如果兩者不一致，說明發(fā)生了沖突，發(fā)送站點停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并向總線發(fā)送阻塞信號，通知其他站點。􀂙 沖突檢測可及早釋放共享介質，提高信道利用率。 CSMA由于在發(fā)送數(shù)據(jù)之前進行載波監(jiān)聽，所以減少了沖突的機會。但由于傳播時延的存在，沖突還是不可避免的。 CSMA/CD的要點就是:監(jiān)聽到信道空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并繼續(xù)監(jiān)聽下去。如監(jiān)聽到發(fā)生了沖突，則立即放棄此數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。 1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)） CSMA/CD和CSMA/CA 802.3協(xié)議的CSMA/CD;無線局域網(wǎng)標準802.11的CSMA/CA 對無線通信，由于要檢測沖突，設備必須能夠一邊接受數(shù)據(jù)信號一邊傳送數(shù)據(jù)信號，而這在無線系統(tǒng)中是無法辦到的。 CSMA/CA 一個工作站希望在無線網(wǎng)絡中傳送數(shù)據(jù)，如果沒有探測到網(wǎng)絡中正在傳送數(shù)據(jù)，則附加等待一段時間，再隨機選擇一個時間片繼續(xù)探測，如果無線網(wǎng)路中仍舊沒有活動的話，就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接受端的工作站如果收到發(fā)送端送出的完整的數(shù)據(jù)則回發(fā)一個ACK數(shù)據(jù)報，如果這個ACK數(shù)據(jù)報被接收端收到，則這個數(shù)據(jù)發(fā)送過程完成，如果發(fā)送端沒有收到ACK數(shù)據(jù)報，則或者發(fā)送的數(shù)據(jù)沒有被完整地收到，或者ACK信號的發(fā)送失敗，不管是那種現(xiàn)象發(fā)生，數(shù)據(jù)報都在發(fā)送端等待一段時間后被重傳。 2. Ad Hoc信道接入面臨的主要問題 自組網(wǎng)MAC接入?yún)f(xié)議的作用 信道接入?yún)f(xié)議是自組網(wǎng)設計、研究的主要技術難點之一，網(wǎng)絡的性能如吞吐量、容量、時延及功耗等性能依賴于所采用的MAC協(xié)議。 AD HOC網(wǎng)絡是無線網(wǎng)絡，信道資源相對緊張，節(jié)點對信道資源的使用受到限制。同時，物理層的傳輸質量也相對較差，也沒有一個可靠的中心控制點，因此節(jié)點間不容易協(xié)調。 網(wǎng)絡節(jié)點的高度靈活性，導致它需要更多的資源傳輸控制信息。綜上所述，如何提高信道資源利用率、如何協(xié)調各節(jié)點的操作、如何提高傳輸?shù)目煽啃跃统蔀閍d hoc網(wǎng)絡接入技術研究的主要內容。 2. Ad Hoc 信道接入面臨的主要問題(續(xù)) AD HOC自組網(wǎng)對信道接入?yún)f(xié)議的要求 1)高空間復用度 Ad Hoc網(wǎng)絡的優(yōu)點之一就是可以實現(xiàn)多對結點同時進行通信，實現(xiàn)頻率的空間復用，提高網(wǎng)絡的總吞吐量。 2)避免報文間沖突 由于采用了特殊的信道共享方式，Ad Hoc信道接入?yún)f(xié)議要面臨報文沖突的威脅，嚴重影響信道利用率，特別注意數(shù)據(jù)報文的無沖突發(fā)送。 3)提供沖突解決方法 當報文沖突不可避免時，信道接入?yún)f(xié)議要提供有效的沖突解決方法，盡量減少報文沖突帶來的影響 2. Ad Hoc 信道接入面臨的主要問題(續(xù)) AD HOC自組網(wǎng)對信道接入?yún)f(xié)議的要求 4）公平性 盡量保證節(jié)點公平占用信道； 5）硬件無關性 不能對電臺的功能做過多的假設； 6）其它： 節(jié)能、安全、多播廣播支持、提供實時業(yè)務等。 MAC接入分為受控接入和隨機接入兩種。 由于ad hoc是無中心的網(wǎng)絡，所以不能采用輪詢接入；而ALOHA和CSMA也是不能在ad hoc中應用的，因為在ad hoc網(wǎng)絡中，節(jié)點的通信范圍受限，終端可以隨機移動，并且接點之間的傳播時延不可以忽略。 3. 隱藏終端和暴露終端 隱藏終端 隱藏終端是指在接收接點的覆蓋范圍內而在發(fā)送節(jié)點的覆蓋范圍外的節(jié)點。隱藏終端由于聽不到發(fā)送節(jié)點的發(fā)送而可能向相同的接收節(jié)點發(fā)送分組，導致分組在接收節(jié)點處沖突。沖突后發(fā)送節(jié)點要重傳沖突的分組，這降低了信道的利用率。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 隱藏終端 隱藏終端又可以分為隱發(fā)送終端和隱接收終端兩種。 在單信道條件下，隱發(fā)送終端可以通過在發(fā)送數(shù)據(jù)報文前的控制報文握手來解決。但是隱接收終端問題在單信道條件下無法解決。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 􀂙 當A要向B發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送一個控制報文RTS;B接收到RTS后，以CTS控制報文回應；A收到CTS后才開始向B發(fā)送報文，如果A沒有收到CTS，A認為發(fā)生了沖突，重發(fā)RTS，這樣隱發(fā)送終端C能夠聽到B發(fā)送的CTS，知道A要向B發(fā)送報文，C延遲發(fā)送，解決了隱發(fā)送終端問題。 􀂙 對于隱接收終端，當C聽到B發(fā)送的CTS控制報文而延遲發(fā)送時，若D向C發(fā)送RTS控制報文請求發(fā)送數(shù)據(jù)，因C不能發(fā)送任何信息，所以D無法判斷是RTS控制報文發(fā)生沖突，還是C沒有開機，還是C是隱終端，D只能認為RTS報文沖突，就重新向C發(fā)送RTS。因此，當系統(tǒng)只有一個信道時，因C不能發(fā)送任何信息，隱接收終端問題在單信道條件下無法解決。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 暴露終端 暴露終端是指在發(fā)送接點的覆蓋范圍內而在接收節(jié)點的覆蓋范圍外的節(jié)點。暴露終端因聽到發(fā)送節(jié)點的發(fā)送而可能延遲發(fā)送。但是，它其實是在接收節(jié)點的通信范圍之外，它的發(fā)送不會造成沖突。這就引入了不必要的時延。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 暴露終端 暴露終端又可以分為暴露發(fā)送終端和暴露接收終端兩種。在單信道條件下，暴露接收終端問題是不能解決的，因為所有發(fā)送給暴露接收終端的報文都會產(chǎn)生沖突；暴露發(fā)送終端問題也無法解決，因為暴露發(fā)送終端無法與目的節(jié)點成功握手。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 􀂙 當B向A發(fā)送數(shù)據(jù)時，C只聽到RTS控制報文，知道自己是暴露終端，認為自己可以向D發(fā)送數(shù)據(jù)。C向D發(fā)送RTS控制報文。如果是單信道，來自D的CTS會與B發(fā)送的數(shù)據(jù)報文沖突，C無法和D成功握手，它不能向D發(fā)送報文。 􀂙 在單信道下，如果D要向暴露終端C發(fā)送數(shù)據(jù)，來自D的RTS報文會與B發(fā)送的數(shù)據(jù)報文在C處沖突，C收不到來自D的RTS，D也就收不到C回應的CTS報文。 􀂙 因此，在單信道條件下，暴露終端問題根本無法得到解決！ 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 隱藏終端和暴露終端問題產(chǎn)生的原因 由于ad hoc網(wǎng)絡具有動態(tài)變化的網(wǎng)絡拓撲結構，且工作在無線環(huán)境中，采用異步通信技術，各個移動節(jié)點共享同一個通信信道，存在信道分配和競爭問題；為了提高信道利用率，移動節(jié)點電臺的頻率和發(fā)射功率都比較低；并且信號受無線信道中的噪聲、信道衰落和障礙物的影響，因此移動節(jié)點的通信距離受限，一個節(jié)點發(fā)出的信號，網(wǎng)絡中的其它節(jié)點不一定都能收到，從而會出現(xiàn)“隱藏終端”和“暴露終端”問題。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 隱藏終端和暴露終端問題對ad hoc網(wǎng)絡的影響 “隱藏終端”和“暴露終端”的存在，會造成ad hoc網(wǎng)絡時隙資源的無序爭用和浪費，增加數(shù)據(jù)碰撞的概率，嚴重影響網(wǎng)絡的吞吐量、容量和數(shù)據(jù)傳輸時延。 在ad hoc網(wǎng)絡中，當終端在某一時隙內傳送信息時，若其隱藏終端在此時隙同時傳送信息，就會產(chǎn)生時隙爭用沖突。受隱藏終端的影響，接收端將因為數(shù)據(jù)碰撞而不能正確接收信息，造成發(fā)送端的有效信息的丟失和大量時間的浪費（數(shù)據(jù)幀較長時尤為嚴重），降低系統(tǒng)的吞吐量和容量。當某個終端成為暴露終端后，由于它偵聽到另外的終端對某一時隙的占用信息，而放棄了預約該時隙進行信息傳送。其實，由于源終端節(jié)點和目的終端節(jié)點都不一樣，暴露終端是可以占用這個時隙來傳送信息的。這樣，就造成了時隙資源的浪費。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 隱藏終端和暴露終端問題的解決方法 解決隱藏終端問題的思路是使接收節(jié)點周圍的鄰居節(jié)點都能了解到它正在進行接收，實現(xiàn)方法有兩種：一是接收節(jié)點在接收的同時發(fā)送忙音來通知鄰居節(jié)點，即BTMA系列；二是發(fā)送節(jié)點在數(shù)據(jù)發(fā)送前與接收節(jié)點進行一次短控制消息握手交換，以短消息的方式通知鄰居節(jié)點它即將進行接收，即RTS/CTS方式。 RTS/CTS方式是目前解決這個問題的主要趨勢，如已經(jīng)提出來的CSMA/CA、MACA、MACAW等。還有將兩種方法結合起來使用的多址協(xié)議，如DBTMA。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 隱藏終端和暴露終端問題的解決方法 隱藏發(fā)送終端問題，可以使用控制分組進行握手的方法加以解決。終端發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先發(fā)送請求發(fā)送分組，只有聽到對應該請求分組的應答信號后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，同時收到此應答信號的其他終端必須延遲發(fā)送。 在單信道條件下使用控制分組的方法只能解決隱發(fā)送終端，無法解決隱藏接收終端和暴露終端問題。為此，必須采用雙信道的方法。即利用數(shù)據(jù)信道收發(fā)數(shù)據(jù)，利用控制信道收發(fā)控制信號。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) RTS-CTS 握手機制 RTS（Request to Send，請求發(fā)送）、CTS（Clear to Send ，清除發(fā)送）. RTS/CTS機制是對CSMA的一種改進，它可以在一定程度上避免隱藏終端和暴露終端問題。采用基于RTS/CTS的多址協(xié)議的基本思想是在數(shù)據(jù)傳輸之前，先通過TS/CTS握手的方式與接收節(jié)點達成對數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼J可，同時又可以通知發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點的鄰居節(jié)點即將開始的傳輸。鄰居節(jié)點在收到RTS/CTS后，在以后的一段時間內抑制自己的傳輸，從而避免了對即將進行的數(shù)據(jù)傳輸造成碰撞。 這種解決問題的方式是以增加附加控制消息為代價的。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) RTS-CTS 握手機制 從幀的傳輸流程來看，基于RTS/CTS的多址方式有幾種形式，從復雜性和傳輸可靠性角度考慮，可采用RTS-CTS-Data-ACK的方式。具體做法是：當發(fā)送節(jié)點有分組要傳時，檢測信道是否空閑，如果空閑，則發(fā)送RTS幀，接收節(jié)點收到RTS后，發(fā)CTS幀應答，發(fā)送節(jié)點收到CTS后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，接收節(jié)點在接收完數(shù)據(jù)幀后，發(fā)ACK確認，一次傳輸成功完成。 如果發(fā)出RTS后，在一定的時限內沒有收到CTS應答，發(fā)送節(jié)點執(zhí)行退避算法重發(fā)RTS。RTS/CTS交互完成后，發(fā)送和接收節(jié)點的鄰居收到RTS/CTS后，在以后的一段時間內抑制自己的傳輸。延時時間取決于將要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的長度，所以由隱藏終端造成的碰撞就大大減少了。采用鏈路級的應答（ACK）機制就可以在發(fā)生其它碰撞或干擾的時候，提供快速和可靠的恢復。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) RTS-CTS 握手機制 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) RTS-CTS 握手機制的缺陷 1、不同節(jié)點發(fā)送的RTS和控制信息發(fā)生沖突 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) RTS-CTS 握手機制的缺陷 2、多個CTS信息被不同的鄰居節(jié)點收到，從而導致沖突。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) RTS-CTS 握手機制中的退避算法 在CSMA接入技術中，當報文產(chǎn)生沖突時，發(fā)送者要執(zhí)行退避算法，延遲一段隨機時間后再次嘗試發(fā)送，以減小重發(fā)時發(fā)生沖突的可能性。在AD HOC網(wǎng)絡中，為了解決隱藏終端和暴露終端問題，引入了RTS-CTS握手機制。RTS和CTS控制報文之間可能會發(fā)生沖突。發(fā)生沖突時，發(fā)送者超時，等不到CTS，要執(zhí)行退避算法，延遲一段隨機時間后重發(fā)RTS。 產(chǎn)生這個隨機時間的“種子”叫做退避計數(shù)器。退避計數(shù)器的值直接影響著產(chǎn)生的延遲時間的長短。 顯然，節(jié)點退避計數(shù)器的值越短，它搶占信道的能力就越強，反之，它搶占信道的能力就越弱。也就是說，退避計數(shù)器的值反映了節(jié)點搶占接入信道的能力。所以，維護退避計數(shù)器的值是非常重要的。 常用退避算法包括二進制指數(shù)退避算法、倍數(shù)增線性減算法。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 退避算法 1.二進制指數(shù)退避算法（BEB，Binary Exponential Backoff） BEB 算法的Finc和Fdec函數(shù)如下: 其中，COUNTER 是退避計數(shù)器的值， MAX 和MIN 分別指退避計數(shù)器的最大和最小取值， 每次發(fā)生沖突時， 退避計數(shù)器的值加倍; 每次交互成功時， 退避計數(shù)器降至最小值MIN。 BEB 算法: Finc=min(2×COUNTER，MAX)， Fdec=MIN; BEB有兩個缺點: 1)當一次交互成功時，退避計數(shù)器的值就降到最低值， 不能正確反映信道的爭用狀況; 2)BEB會帶來不公平現(xiàn)象，一次交互成功后， 節(jié)點的退避計數(shù)器值降為最小， 而其他不成功的節(jié)點的退避計數(shù)器的值較大， 在后續(xù)的競爭中， 退避計數(shù)器值小的節(jié)點在競爭中獲勝的可能性大。 3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù)) 退避算法 2.倍數(shù)增線性減算法（MILD） 倍數(shù)增線性減(MILD，Multiplicative Increase Line Decrease)算法是對BEB 算法的改進，該算法的Finc 和Fdec 函數(shù)如下: Finc=min(α×COUNTER， MAX) ; Fdec=max(COUNTER-β， MIN) ; α和β是兩個可調節(jié)的參數(shù) 在MILD 中， 退避計數(shù)器的值是線性遞減的， 一次交互成功后，計數(shù)器的值減小β，如果β取值合理， COUNTER 并不會像BEB 算法一樣急劇減小， 在后續(xù)的競爭信道中， 所有節(jié)點獲勝的機會幾乎均等，實現(xiàn)了公平接入。發(fā)生沖突時， 退避計數(shù)器增加α倍， 如果α取值合理， COUNTER 也不會急劇增加。但MILD 也沒有完全消除不公平現(xiàn)象。 4. Ad Hoc 幾種接入?yún)f(xié)議 􀂙4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類 􀂙4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議 􀂙4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議 􀂙4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類 概述 經(jīng)過對ad hoc網(wǎng)絡近20年的研究，研究人員提出了數(shù)十種信道接入?yún)f(xié)議。這些協(xié)議具有各種不同的設計目標，使用了各種不同的信道復用技術，也對應用環(huán)境做了各種不同的假設，在一定程度上解決了不同環(huán)境下信道的接入問題，但是都存在一定的局限性，一般都要求ad hoc網(wǎng)絡規(guī)模較小，移動性較弱。 協(xié)議分類困難。在此按照兩種基本方法對信道接入?yún)f(xié)議進行劃分。 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類(續(xù)) 按照信道接入時握手協(xié)議的發(fā)起者可劃分為： 發(fā)方主動的信道接入?yún)f(xié)議：由發(fā)送節(jié)點主動發(fā)起信道預約，即發(fā)送者要發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送一個RTS控制報文來與接收者預約信道。大多數(shù)的信道接入?yún)f(xié)議屬于此類，如MACA（multiple access collision avoidance）帶沖突避免的多重接入、MACAW（MACA for wireless LAN）等。 收方主動的信道接入?yún)f(xié)議：由接收者發(fā)起信道預約，接收節(jié)點主動向發(fā)送節(jié)點發(fā)送RTR（ready to receive）控制報文，發(fā)送節(jié)點如果有數(shù)據(jù)就直接發(fā)送。這種協(xié)議試圖通過減少控制報文的個數(shù)、降低握手開銷來提高網(wǎng)絡的吞吐量。這類協(xié)議包括MACA-BI(MACA by Invitation) 、RIMA(Receiver-initiated Multiple-Access). 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類(續(xù)) 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類 按照信道協(xié)議使用的信道數(shù)目，可劃分為： 1）基于單信道的信道接入?yún)f(xié)議 只有一個共享信道，所有的控制報文和數(shù)據(jù)報文在同一個信道上發(fā)送和接收。受傳播時延、隱終端和節(jié)點移動性等因素的影響，單信道的ad hoc網(wǎng)絡有可能發(fā)生控制報文之間、控制報文和數(shù)據(jù)報文、數(shù)據(jù)報文之間的沖突。一般來講數(shù)據(jù)報文要比控制報文長的多，數(shù)據(jù)報文的沖突會嚴重影響信道的利用率。所以，這種信道接入?yún)f(xié)議的主要目標之一就是通過使用控制報文盡量減少甚至消除數(shù)據(jù)報文的沖突，即設計合適的沖突避免策略。 典型的基于單信道的ad hoc網(wǎng)絡信道接入?yún)f(xié)議有：MACA 、MACAW 、IEEE 802.11DCF 和FAMA (Floor acquisitionMultiple Access)基站捕獲的多重接入等。 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類（續(xù)） 2）基于雙信道的信道接入?yún)f(xié)議 有兩個共享信道，分別為控制信道和數(shù)據(jù)信道�？刂菩诺乐粋魉涂刂茍笪模瑪�(shù)據(jù)信道只傳送數(shù)據(jù)報文。由于使用了兩個個不同的信道，控制報文就不會與數(shù)據(jù)報文沖突。雙信道在解決隱藏終端和暴露終端問題上具有獨特的優(yōu)勢，通過適當?shù)目刂茩C制，可以完全消除隱藏終端和暴露終端的影響。 典型的基于雙信道的ad hoc網(wǎng)絡信道接入?yún)f(xié)議有： BAPU（basic access protocol solutions for wireless )無線基本接入?yún)f(xié)議方案 和 DBTMA（dual busy tone multiple access）雙忙音多重接入等。 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類（續(xù)） 3）基于多信道的信道接入?yún)f(xié)議 有多個信道，相鄰節(jié)點可以使用不同的信道同時通信。在使用多信道的情況下，接入控制更加靈活。可以使用其中一個作為公共控制信道，也可以讓控制報文和數(shù)據(jù)報文在一個信道上混合傳送。多信道MAC協(xié)議主要關注的問題：信道分配和接入控制。信道分配負責為不同的通信節(jié)點分配相應的信道，消除數(shù)據(jù)報文的沖突，使盡量多的節(jié)點可以同時通信。接入控制負責確定節(jié)點接入信道的時機、沖突的避免和解決等。 典型的基于多信道的信道接入?yún)f(xié)議有：HRMA （ hop reservation multiple access）跳隙預留的多重接入、multiple-channel CSMA 、DCA（dynamic channel assignment） 、MMAC（multi-channel MAC）等。 4.1 Ad Hoc接入?yún)f(xié)議的分類（續(xù)） 需要指出的是： 實際的接入?yún)f(xié)議可以是上述類型的混合體 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA MACA—Multiple Access Collision Avoidance MACA是第一個使用RTS-CTS控制報文握手來解決ad hoc網(wǎng)絡隱藏終端和暴露終端問題的信道接入?yún)f(xié)議。 MACA源于CSMA/CA(載波偵聽/沖突避免)。在CSMA/CA 接入?yún)f(xié)議中，發(fā)送者和接收者在發(fā)送數(shù)據(jù)前首先使用RTS-CTS控制報文握手，目的是通知接收者做好接收準備。 CSMA/CA用在ad hoc網(wǎng)絡是有問題的：由于隱藏終端的存在，節(jié)點檢測不到載波并不意味著信道空閑可以發(fā)送數(shù)據(jù)；由于暴露終端的存在，節(jié)點檢測到載波也并不意味著信道忙不能發(fā)送數(shù)據(jù)。即載波監(jiān)聽的結果不一定有用。 由于上述問題，為了簡化硬件的設計，降低硬件實現(xiàn)的復雜度，MACA建議不使用載波監(jiān)聽。CSMA/CA去掉載波監(jiān)聽就成了MACA。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) MACA 的基本思想 發(fā)送者發(fā)送數(shù)據(jù)前先向接收者發(fā)送RTS控制報文，RTS幀中包含將要發(fā)送的分組的長度。接收者收到RTS后，回送CTS報文，并將長度消息捎回；收到CTS后，發(fā)送者開始發(fā)送數(shù)據(jù)。收到RTS的其它節(jié)點在一段時間內不能發(fā)送任何消息，以保證發(fā)送者能夠接收并響應CTS分組。聽到CTS的節(jié)點，知道在它的通信范圍內有站要接收某種長度的分組，通過實施退避算法延遲發(fā)送來避免沖突。發(fā)送站只有在收到對方回送的CTS后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，如果沒有收到CTS，則認為RTS因為沖突被破壞，然后執(zhí)行二進制指數(shù)退避算法BEB，延遲重發(fā)RTS。 關鍵就在于阻塞（BLOCKING）鄰居節(jié)點。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) MACA 的基本思想 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) MACA的優(yōu)點： 提高了無線信道的利用率 當采用普通的CSMA技術時，一旦發(fā)生沖突，沖突的各方都需要重傳數(shù)據(jù)，這樣就降低了無線信道的利用率。采用MACA協(xié)議，盡管仍然有可能發(fā)生RTS幀和CTS幀的沖突，但由于RTS和CTS幀的長度比數(shù)據(jù)分組短的多，從而大大降低了沖突的概率和時間，提高了信道的利用率。當然，如果數(shù)據(jù)本身很短，就沒有必要發(fā)送RTS消息。因此，可以在鏈路層設置RTS發(fā)送門限，只有數(shù)據(jù)長度大于該門限，才發(fā)送RTS幀。 部分解決了隱終端問題 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACA (續(xù)) MACA的缺點: 1）不能解決控制分組之間(RTS-CTS)的沖突問題； 2）不具備鏈路層確認機制（沒有ACK分組）。當發(fā)生沖突時需要上層超時重發(fā)，效率很低； 3）由于采用二進制指數(shù)退避算法，如果某站的退避計數(shù)器值較大，那么在后續(xù)的競爭中失敗的可能性也較大，從而使得退避值進一步增大，造成餓死現(xiàn)象（不公平）。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW MACAW協(xié)議 MACAW是第一個專門針對無線環(huán)境而設計的MAC層協(xié)議，該方案采用了新的避退算法，以便更適合無線信道的環(huán)境。MACAW在原來MACA的基礎上，增加了確認數(shù)據(jù)包，用RTS-CTS-Ds-Data-ACK實現(xiàn)媒質的沖突檢測。仿真證明MACAW將獲得更大的吞吐量以及在高負荷下的資源分配更平均。 針對MACA存在的缺點，MACAW進行了如下改進： 改進1：退避計數(shù)器值拷貝實現(xiàn)公平。在發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，分組頭部包含本站的退避計數(shù)器的值，收到分組的站可以將此值作為自己的退避計數(shù)器的值。這樣可以使兩者獲得相同的退避計數(shù)器的值，但傳輸完成后，所有的退避計數(shù)器的值恢復到最小值。這種方法能夠在一定程度上防止餓死現(xiàn)象，但不能充分了解網(wǎng)絡的擁塞狀態(tài)，從而增加了分組沖突。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW(續(xù)) 改進2：退避算法的改進。采用MILD乘性遞增線性遞減退避算法取代BEB退避算法： Finc=min(α×COUNTER， MAX) ; Fdec=max(COUNTER-β， MIN) ; α=1.5、β＝1 改進3：消息交互的改進 MACAW協(xié)議由于在會話機制中加入了DS分組和ACK分組，所以逐跳傳輸?shù)目煽啃栽黾恿�，但傳輸一個分組所需要的附加業(yè)務量也增加了。 MACAW協(xié)議的主要缺點是一次通信控制信息交互次數(shù)太多，如果考慮無線設備發(fā)送和接收的轉換時間，這種方法的效率就很低了。以增加協(xié)議開銷為代價。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW(續(xù)) 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW(續(xù)) DS(Data Sending)報文用于暴露終端確認自己的身份，確認RTS-CTS握手成功。 􀂙 在單信道下，暴露終端是不能發(fā)送報文的。發(fā)送結點和接收結點使用RTS-CTS握手成功后，發(fā)送結點先發(fā)送一個DS控制報文，然后向接收結點發(fā)送數(shù)據(jù)報文。聽到DS報文的結點知道自己是暴露終端，要延遲發(fā)送數(shù)據(jù)。如果結點聽到RTS報文而沒有聽到DS報文，說明RTS-CTS發(fā)生沖突，握手沒有成功，它就不需延遲發(fā)送，從而提高吞吐量。 ACK報文用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)報文的鏈路層確認。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－802.11DCF IEEE 802.11DCF協(xié)議 802.11 MAC支持兩種操作模式：單點協(xié)調功能(PCF)和分布協(xié)調功能(DCF)。IEEE 802.11DCF采用CSMA/CA機制，其工作原理如下：準備傳送分組數(shù)據(jù)的移動站（包括AP）首先檢測信道是否繁忙，如果信道在DIFS時序間隔(對于802.11網(wǎng)絡為50μs)內為空閑狀態(tài)，那么移動站將開始準備傳送分組數(shù)據(jù)。否則，移動站繼續(xù)檢測信道 如果信道在DIFS時序間隔內空閑，那么移動站：a)開始將信道時間分為多個時隙單元；b)生成以時隙為單位的隨機退避間隔(random backoff interval) ； c)繼續(xù)檢測信道。接著，在信道仍保持空閑的每個時隙中，退避間隔值減1。當間隔值為0時，移動站將開始傳送分組數(shù)據(jù)。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－ 802.11DCF 在介質上傳送的幀與幀之間總會有一段空閑時間，DCF將其細分為四種稱為幀隙（InterFrame Space —IFS）的不同長度的時間槽： SIFS：短幀隙（Short IFS），用于較高優(yōu)先級通信； PIFS：點協(xié)調功能幀隙（PCF IFS），用于PCF提供無沖突訪問； DIFS：分布式協(xié)調功能幀隙（DCF IFS），用于DCF提供沖突訪問； EIFS：擴展幀隙（Extended IFS），當接受到錯誤幀時使用。可以給發(fā)送站點足夠的時間提出出錯理由并重新發(fā)送出錯幀。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－802.11DCF 這四種幀隙的時間關系及先后次序如下圖： 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－802.11DCF 在退避期間，如果在一個時隙中檢測到信道繁忙，那么退避間隔將保持不變（凍結），并且只當檢測到在DIFS間隔及其下一時隙內信道持續(xù)保持空閑，才重新開始減少退避間隔值。當退避間隔為0，將再次傳送分組數(shù)據(jù)。退避機制有助于避免沖突。 DCF的退避機制具有指數(shù)特征。對于每次分組傳送，退避時間以時隙為單位(時隙的整數(shù)倍)，統(tǒng)一地在0至n-1之間進行選取，n表示分組數(shù)據(jù)傳送失敗的數(shù)目。在第一次傳送中，n取值為CWmin=32，即所謂的最小競爭窗(minimum contention window)。每次不成功的傳送后，n將加倍，直至達到最大值CWmax=1024. 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－802.11DCF 對于每個成功接收的分組數(shù)據(jù)，802.11規(guī)范要求向發(fā)送方發(fā)送ACK消息。而且為了簡化協(xié)議頭ACK消息將不包含序列號，并可用來確認收到了最近發(fā)送的分組數(shù)據(jù)。一旦分組數(shù)據(jù)傳送結束，發(fā)送移動站將在10μs SIFS間隔內收到ACK。如果ACK不在指定的ACK_timeout周期內到達發(fā)送移動站，或者檢測到信道上正在傳送不同的分組數(shù)據(jù)，最初的傳送將被認為是失敗的，并將采用退避機制進行重傳。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－802.11DCF CSMA/CA的基礎是載波偵聽，802.11根據(jù)WLAN的媒體特點提出了兩種載波檢測方法，檢測信道是否繁忙。一種是基于物理層的載波檢測CS，從接收射頻或天線信號檢測信號能量或根據(jù)接收信號的質量來估計信道的忙閑狀態(tài)；另一種是虛擬CS方式，通過MAC報頭或RTS/CTS中的NAV來實現(xiàn)。只要其中之一指示信道正在被使用，信道就被認為已處于忙狀態(tài)。 NAV的含義為網(wǎng)絡分配向量。NAV基于MAC幀的時長字段，其值指出當前在信道中傳輸信息的站還需繼續(xù)占用信道的持續(xù)時間。NAV在網(wǎng)絡中的傳輸，是通過取得信道控制權的站發(fā)送任何類型的MAC幀來實現(xiàn)的。其它節(jié)點均可收到這個MAC幀的首部，從而讀取時長幀段的數(shù)值。若此值大于該站當前的NAV值，則以此值取代當前的NAV值；否則該站將按自身NAV值遞減機制遞減。當NAV值等于0時，由虛擬載波檢測機制指示出信道為空閑狀態(tài)。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－FAMA FAMA (Floor acquisition multiple access)基站捕獲的多重接入 中心思想：允許一次RTS-CTS成功握手可以連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)報文（稱為報文序列Packet Train）。 同時，采用了“統(tǒng)治的CTS”，增加CTS控制報文的長度，任何在CTS信號范圍內，并同時發(fā)送RTS的結點，將至少監(jiān)聽到長CTS分組的一部分，這些結點將推遲對信道的爭用，更好地消除隱發(fā)送終端的影響。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW-BI MACA-BI協(xié)議 MACA-BI是基于MACA的收方主動的信道接入?yún)f(xié)議，只有接到RTR邀請的節(jié)點才能發(fā)送數(shù)據(jù)。 設計思路：考慮到收發(fā)節(jié)點間的往返時間（包括收發(fā)轉換時間、傳播時延）對網(wǎng)絡吞吐量的影響，特別是在高速率、低傳播時延的情況下，往返時間成為一個信道設計的重要因素。 MACA-BI以RTR（ready to receive）報文代替MACA的CTS報文，去除了RTS報文，報文序列變?yōu)镽TR-DATA，因此MACA-BI為雙向握手（MACA 為3向握手， MACAW為5向握手），減少了握手次數(shù)，從而在高速、短距離的AD HOC網(wǎng)絡中提高了吞吐量。 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW-BI (續(xù)) 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MACAW-BI (續(xù)) 4.2 Ad Hoc單信道接入?yún)f(xié)議－MARCH MARCH (Multiple Access with reduced handshake)協(xié)議 MARCH(減少握手次數(shù)的多址接入)是一種旨在利用全向天線的廣播性來減少握手次數(shù)的信道接入?yún)f(xié)議。它僅在路由的第一跳使用RTS-CTS握手，在其它路由段僅使用CTS報文實現(xiàn)握手。（注：CTS中已經(jīng)含整個有路由信息） 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－DBTMA DBTMA（Dual Busy Tone Multiple Access）雙忙音多址接入?yún)f(xié)議 以前的幾種方法假設所有的相關節(jié)點都能聽到RTS／CTS消息，但在高速移動的大型Ad hoc網(wǎng)絡中這種假設有時并不成立，當網(wǎng)絡負載很高時CTS發(fā)生沖突的概率很大。為了解決這些問題，提出了雙忙音多址接入?yún)f(xié)議DBTMA。 DBTMA是在CSMA和RTS/CTS會話機制的基礎上，綜合了兩者的優(yōu)點來提高系統(tǒng)性能。它除了使用控制信道上的RTS/CTS分組外，還使用了控制信道上的兩個忙音來標識信道狀態(tài)。 DBTMA協(xié)議將信道分為兩個子信道：數(shù)據(jù)信道和控制信道。數(shù)據(jù)報文在數(shù)據(jù)信道上傳輸，控制報文（RTS和CTS）在控制信道上傳輸， 另外在控制信道上增加兩個頻帶彼此分開的窄帶忙音BTr（接收忙音）和BTt（發(fā)送忙音），分別用來指示某站正在數(shù)據(jù)信道上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。 報文交互次序：RTS-CTS-DATA 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－DBTMA (續(xù)) 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－DBTMA (續(xù)) DBTMA算法 一個發(fā)送站首先要監(jiān)聽信道上是否有BTr信號以確定是否有其他站接收數(shù)據(jù)，如果沒有聽到BTr信號，它可以發(fā)送RTS分組，并在發(fā)送RTS時監(jiān)聽BTr信號，如果在此期間聽到BTr信號(自己是隱藏發(fā)送終端)，即使收到了CTS信號也要延遲發(fā)送。當接收站收到RTS時，要監(jiān)聽BTt信號來察看是否有節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果沒有聽到BTt信號，將響應CTS分組，并且發(fā)送BTr信號，否則它將保持沉默(自己是暴露接收終端)。發(fā)送站接收到CTS，它開始傳送數(shù)據(jù)并發(fā)送BTt信號。當發(fā)送和接收數(shù)據(jù)完畢后，停止發(fā)送BTr信號和BTt信號。 關鍵：在通信期間，所有收聽到BTr信號的其它站必須延遲發(fā)送，所有收到BTt信號的其它站不能接收數(shù)據(jù)。 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－DBTMA (續(xù)) 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－DBTMA (續(xù)) 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－DBTMA (續(xù)) 總結 DBTMA中的RTS-CTS報文交互只是用來探測接收結點能否接收報文，而不再擔負預約信道的作用。信道接入完全依賴于對兩個忙音信號的檢測。DBTMA實現(xiàn)了數(shù)據(jù)報文的無沖突，付出的代價是增加了兩個帶外忙音，忙音的發(fā)送和檢測都需要額外硬件的支持。 雙信道并不是沒有解決報文沖突的能力，而是DBTMA沒有發(fā)揮雙信道的優(yōu)勢，沒有充分利用RTS-CTS報文握手具備的能力。 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－BAPU BAPU (Basic Access Protocol Solution for Wireless) BAPU是在MACAW基礎上提出的基于雙信道的無線信道接入?yún)f(xié)議，可用于Ad Hoc網(wǎng)絡中，報文序列：RTS-CTS-DS-DATA-ACK.控制報文RTS、CTS和DS在控制信道上傳輸，而數(shù)據(jù)報文DATA和ACK在數(shù)據(jù)信道上傳輸。 BAPU使用數(shù)據(jù)信道發(fā)送ACK報文，這樣導致暴露終端不能發(fā)送數(shù)據(jù)報文，隱終端不能接收數(shù)據(jù)報文，即隱接收終端和暴露發(fā)送終端都無法解決，而在雙信道條件下，他們是應該得到解決的。 簡言之，BAPU只是對基于雙信道的Ad Hoc網(wǎng)絡信道接入?yún)f(xié)議做了初步的嘗試，它并沒有充分利用雙信道的優(yōu)勢，只是簡單地將MACAW移植到了雙信道。 4.3 Ad Hoc雙信道接入?yún)f(xié)議－BAPU (續(xù)) 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－DCA DCA—dynamic channel assignment DCA的設計思想是使用一個固定信道傳輸控制分組，其它的信道傳輸數(shù)據(jù)分組。每一個節(jié)點有兩個收/發(fā)信機，每個節(jié)點可以在控制信道和數(shù)據(jù)信道上同時監(jiān)聽。發(fā)送節(jié)點的RTS分組中含有發(fā)送節(jié)點根據(jù)其周圍的信道條件設置的數(shù)據(jù)信道信息。RTS的接收節(jié)點，決定數(shù)據(jù)信道的選擇并將該選擇放在CTS分組中。DATA和ACK在數(shù)據(jù)分組中傳輸。 該協(xié)議具有不需要同步和控制消息開銷小的優(yōu)點，但在所有信道具有相同帶寬時，性能不是很好。當信道總數(shù)很小時，一個特定的控制信道是非常浪費的，如802.11只有三個信道，一個特定用于控制信道相當于33%的總信道帶寬成為了控制開銷。另一方面，如果信道數(shù)量很大，控制信道成為了瓶頸，抑制數(shù)據(jù)信道的充分利用。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－HRMA HRMA (Hop Reservation Multiple Access) HRMA是使用低速調頻/直擴系統(tǒng)的多信道接入?yún)f(xié)議。 其原理是節(jié)點按照預設的調頻模式改變傳輸信道。當兩個節(jié)點經(jīng)過RTS/CTS握手后，駐留在固定的跳隙上進行數(shù)據(jù)分組的傳輸，其它的節(jié)點繼續(xù)調頻，同理建立自己的通信信道。 這種設計思想僅能在低速調頻的傳輸網(wǎng)絡中采用。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ MMAC MMAC (Multi-Channel MAC) 802.11標準中為802.11DCF定義的節(jié)能模式PSM(power-saving mode）是一種典型的同步時間驅動節(jié)能協(xié)議。MMAC的設計思想來源于此。因此，先來講802.11中的PSM。 在研究中，將工作在節(jié)能模式的802.11DCF協(xié)議稱為802.11PSM協(xié)議（簡稱PSM協(xié)議），而將一直工作在活躍狀態(tài)（非節(jié)能模式）的802.11DCF稱為802.11協(xié)議 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－MMAC (續(xù)) 802.11 PSM 協(xié)議 802.11 PSM協(xié)議工作于全互連網(wǎng)絡中。各節(jié)點將時間軸分為若干連續(xù)的beacon周期，當每一個beacon周期開始時，工作于節(jié)能模式的節(jié)點喚醒一段時間，稱為ATIM（Ad Hoc traffic indication message）窗口。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－MMAC (續(xù)) 802.11 PSM協(xié)議工作過程 在ATIM窗口開始的時刻，各節(jié)點都處于活躍狀態(tài)并競爭發(fā)一個beacon幀來進行全網(wǎng)同步，其中beacon幀中攜帶本節(jié)點的時鐘信息。各節(jié)點都與成功接收到的beacon幀進行同步，并且不再發(fā)送自己的beacon幀。同步后，有報文要發(fā)送的節(jié)點通過發(fā)送ATIM幀與接收節(jié)點進行信息交互，接收節(jié)點收到發(fā)給自己的ATIM幀后，應答一個ATIM ACK（如果ATIM幀的地址是一廣播地址，則無需應答）。節(jié)點如果有報文要發(fā)送或接收，則在剩余的beacon周期時間（流量窗口TW，Traffic Window窗口）內一直處于活躍狀態(tài)，那些沒有報文要發(fā)送或接收的節(jié)點則可在TW窗口內將設備置為睡眠模式以節(jié)省能量。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－MMAC (續(xù)) 802.11 PSM協(xié)議規(guī)則 802.11 PSM協(xié)議需要遵守如下規(guī)則： （1）如果某節(jié)點收到發(fā)給自己節(jié)點的ATIM幀或一廣播地址的ATIM幀，則在本BI（beacon Interval）周期內節(jié)點要一直處于活躍狀態(tài)。 （2）只有當節(jié)點既沒有發(fā)ATIM幀又沒有收到地址為本節(jié)點或廣播地址的ATIM幀時，才可在本BI周期ATIM窗口結束以后的TW窗口內進入睡眠狀態(tài)，直到下一BI周期開始再喚醒。 （3）在TW窗口內，處于活躍狀態(tài)的節(jié)點采用正常的802.11 DCF接入規(guī)則來競爭信道。 為了方便起見，對于在TW窗口內處于活躍狀態(tài)的節(jié)點稱為活躍節(jié)點，而對于在TW窗口內處于睡眠狀態(tài)的節(jié)點稱為睡眠節(jié)點。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ MMAC (續(xù)) 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－MMAC (續(xù)) MMAC的假設條件 (1) N個信道，具有相同的帶寬，互不重疊，工作于不同信道的節(jié)點分組傳輸互不干擾。 (2)節(jié)點具有一個半雙工電臺，從而只能在一個信道監(jiān)聽。與其它協(xié)議相比，不需要配備多個電臺。 (3)電臺能動態(tài)的切換信道，切換時間小于1μS。 (4)每個節(jié)點采用信標方法建立時間同步 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ MMAC (續(xù)) MMAC的信道選擇問題 每個節(jié)點維護一個優(yōu)選信道列表PCL（preferable channel list），描述本節(jié)點傳輸范圍內可優(yōu)先使用的信道，并把信道歸為三類狀態(tài)： （1）高優(yōu)先級HIGH: 指在最近的信標間隔內被本節(jié)點選中過的信道； （2）中優(yōu)先級MID: 指在本節(jié)點的傳輸范圍內，沒有被任何節(jié)點使用過的信道； （3）低優(yōu)先級LOW: 指在本節(jié)點的傳輸范圍內，至少被其它節(jié)點使用過一次的信道； 為了平衡各個信道的負載，在PCL中，每個信道都有一個計數(shù)器，指出本次信標間隔內有多少通信雙方計劃使用該信道。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ MMAC (續(xù)) MMAC的信道狀態(tài)的改變 信道狀態(tài)按下述方式改變： （1）上電或每個信標的起始，PCL中的所有信道復位為MID狀態(tài)； （2）當發(fā)/收節(jié)點協(xié)商一致使用了一信道，他們都標記該信道為HIGH狀態(tài)； （3）當節(jié)點監(jiān)聽到ATIM-ACK或ATIM-ACK分組，ATIM-ACK或ATIM-ACK分組的信道如果處于MID狀態(tài)，則更新標記為LOW狀態(tài)，信道相關的計數(shù)器設置為1；如果處于HIGH狀態(tài)，則保持不變；如果處于LOW狀態(tài)，則將相關的計數(shù)器值加1。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－MMAC (續(xù)) MMAC的信道協(xié)商 在MMAC中，周期性發(fā)送的信標把時間分割為信標間隔。收/發(fā)節(jié)點在數(shù)據(jù)分組傳輸前在ATIM窗口進行信道協(xié)商。 信道協(xié)商過程如下： 發(fā)送節(jié)點A向接收節(jié)點B發(fā)送ATIM分組，ATIM分組中包含了A的PCL。B收到ATIM分組以后，基于A的PCL和自己的PCL選擇信道，自己的PCL的優(yōu)先級高于結點A。 B選擇信道后，把選擇信息包括在ATIM-ACK中發(fā)給A。當A收到ATIM-ACK后，判斷ATIM-ACK中的接收方選擇信道是否可用。當收發(fā)雙方選擇的信道一致時，節(jié)點A 向節(jié)點B 發(fā)送ATIM-RES分組，并在ATIM-RES包含最后指定的信道。當收發(fā)雙方選擇的信道不一致時，節(jié)點A 向節(jié)點B 同樣發(fā)送ATIM-RES分組，其中指定一個信道。 ATIM窗口后，發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點將使用RTS/CTS握手在選擇的信道上傳輸分組。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－MMAC (續(xù)) 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ MMAC (續(xù)) 信道選擇規(guī)則： 設節(jié)點S有分組要發(fā)給D，在ATIM窗口發(fā)送ATIM分組到D，ATIM分組中包含了S的PCL；D接收到S的ATIM后，基于S和D的PCL進行信道選擇，算法如下： 1）如果在D的PCL有HIGH狀態(tài)的信道，選擇該信道； 2）否則，如果在S的PCL有HIGH狀態(tài)的信道，選擇該信道； 3）否則，如果一個信道在D和S的PCL中都處于MID狀態(tài)，選擇該信道；如果有多個這樣的信道，就隨機選擇一個； 4）否則，如果一個信道在D的PCL或S的PCL中處于MID狀態(tài)，選擇該信道；如果有多個這樣的信道，就隨機選擇一個； 5）否則，所有的信道處于LOW狀態(tài)，將所有的信道相應的D和S的PCL計數(shù)值相加，具有最小計數(shù)的信道被選中； 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ MMAC (續(xù)) 信道切換規(guī)則： （1）節(jié)點發(fā)完數(shù)據(jù)分組后，如果不知道將有分組發(fā)給自己，可以切換信道； （2）如果在ATIM窗口收到ATIM分組，必須在整個信標間隔停留在選擇的信道上； （3）信道切換后，節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)前，必須等待一個分組傳輸間隔，來收集信道狀態(tài)信息。這個時延是沖突避免必需的。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ PAMAS 節(jié)能意識多址接入?yún)f(xié)議PAMAS（Power Aware Multi－Access protocol with Signaling） 對于Ad hoc網(wǎng)絡中的節(jié)點而言，一般通過電池供電，能源非常寶貴。PAMAS協(xié)議的目標是在解決信道接入問題的基礎上盡量節(jié)約電能。 電能消耗的原因主要包括信息顯示、磁盤轉動、CPU和電臺工作等方面，其中電臺是電能的主要消耗者。通常電臺發(fā)送數(shù)據(jù)比接收數(shù)據(jù)消耗的電能要多，在待機狀態(tài)消耗電能很少，關閉電臺時，節(jié)點幾乎不消耗電能。在Ad hoc網(wǎng)絡中，由于使用的是無線廣播信道，處于發(fā)送者范圍內的節(jié)點都能接收到發(fā)送信號，但實際的接收者只有一個，因此造成了電能的極大浪費。PAMAS試圖通過在空閑時關閉電臺來節(jié)約電能。與DBTMA相同，它也采用控制信道和數(shù)據(jù)信道分離的方式。但是不同之處是只使用一個忙音信號。 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ PAMAS PAMAS節(jié)能策略 PAMAS關閉電臺的策略如下：如果節(jié)點沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，當它的某個鄰居節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它應關閉發(fā)射機；如果它的一個鄰居在發(fā)送，另一個鄰居在接收，它應關閉收發(fā)信機，因為此時它既不能發(fā)送也不能接收，關閉電臺的時間長短由接收的RTS中攜帶的數(shù)據(jù)長度來決定�？紤]到關閉發(fā)射機期間，可能又有鄰居開始發(fā)送數(shù)據(jù)，所以開啟發(fā)射機后要執(zhí)行二進制退避式探測算法來決定是否還需要關閉以及關閉多長時間�？紤]到探測信道需要額外的控制分組，一種策略是只關閉數(shù)據(jù)信道的發(fā)射機，保持控制信道激活，使節(jié)點可以隨時監(jiān)聽信道，并在需要時及時將電臺喚醒。另外一種改進措施是一旦獲取信道，發(fā)送節(jié)點可以發(fā)送多個報文。采用這種方法，只要關閉電臺的時機和時間長度選擇恰當，不考慮探測算法帶來的開銷，PAMAS不會對系統(tǒng)的吞吐量和時延帶來影響。 網(wǎng)絡仿真發(fā)現(xiàn)，在全互聯(lián)網(wǎng)絡中，節(jié)能可達50％以上，并且網(wǎng)絡負荷越小，節(jié)能越多；在隨機形狀網(wǎng)絡中，節(jié)能10％以上，最高可達60％. 4.4 Ad Hoc多信道接入?yún)f(xié)議－ PAMAS MAC 協(xié)議總結 信道接入?yún)f(xié)議的主要目標是在解決多個節(jié)點公平接入共享信道的基礎上盡量提高信道的利用率。在Ad hoc網(wǎng)絡中，動態(tài)變化的網(wǎng)絡拓撲結構以及無線信道的特點使這一目標變得難以實現(xiàn)。并且Ad hoc網(wǎng)絡需要盡量節(jié)省能源，如何解決Ad hoc網(wǎng)絡的信道接入已成為當前研究的一個熱點問題。 前面介紹的幾種信道接入?yún)f(xié)議，在一定程度上解決了Ad hoc網(wǎng)絡中的信道接入問題。但都存在一定的局限性，它們一般要求Ad hoc網(wǎng)絡規(guī)模較小，移動性較弱。當前，信道接入?yún)f(xié)議的研究仍在進行之中，未來的研究方向包括如何為實時業(yè)務提供較好的支持、如何支持廣播和多播業(yè)務以及考慮支持業(yè)務優(yōu)先級和基于受控方式的接入機制等。 Ad hoc網(wǎng)絡信道接入?yún)f(xié)議的發(fā)展方向： 1）采用雙信道和多信道 2）由發(fā)送者發(fā)起信道預約轉變?yōu)橛山邮照甙l(fā)起 3）采用令牌環(huán) 4）節(jié)能 MAC Protocols: Summary Wireless medium is prone to hidden and exposed terminal problems Protocols are typically based on CSMA/CA RTS/CTS based signaling Acks for reliability Contention window is used for congestion control IEEE 802.11 wireless LAN standard Fairness issues are still unclearl5N紅軟基地

mac上制作ppt：這是mac上制作ppt，包括了引言，MAC協(xié)議的重要性（為什么），WSN中的MAC協(xié)議特點，通信中主要的能量浪費，通信模式，MAC協(xié)議設計的要求，MAC協(xié)議分類，MAC協(xié)議介紹等內容，歡迎點擊下載。

ppt動畫大師for mac：這是ppt動畫大師for mac，包括了學習方法，經(jīng)典案例賞析，插件安裝，案例分析，一本好書《揭秘——優(yōu)秀PPT這樣制作》等內容，歡迎點擊下載。

ppt mac版：這是ppt mac版，包括了簡介，說說優(yōu)點，再講缺憾，看看界面也很簡單的，符號所表示的快捷鍵，一些常用的快捷鍵，系統(tǒng)菜單等內容，歡迎點擊下載。