移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及QoS保障機(jī)制研究

1、移動(dòng)a d h o e網(wǎng)絡(luò)mac協(xié)議及q o s保障機(jī)制研究摘要介質(zhì)訪問(wèn)控制(mediumaccesscontrol, mac)協(xié)議是a d h o e網(wǎng) 結(jié)構(gòu)鮒蜜魏敘部分，主要用于協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)共享信道，mac協(xié)議能否高效 地利用有限的無(wú)線資源對(duì)a dho e網(wǎng)絡(luò)的性能起決定性作用。另外隨著各類多 媒體業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的普及和推廣，要求網(wǎng)絡(luò)在帶寬、時(shí)延等方面提供保證，a d h o c網(wǎng)絡(luò)的q o s問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個(gè)新的熱點(diǎn)。在a d h o e網(wǎng)絡(luò)屮mac層的功能是控制節(jié)點(diǎn)的報(bào)文傳輸，對(duì)無(wú)線媒體的占用，保證網(wǎng)絡(luò)的整體性 能，mac子層處在協(xié)議棧的下層，是所有數(shù)據(jù)報(bào)文和控制消息在無(wú)線信

2、道上進(jìn) 行發(fā)送和接收的直接控制者，它能否高效地使川無(wú)線信道是上層各種協(xié)議和機(jī) 制所提供的q o s能否得到最終保障的一個(gè)關(guān)鍵因素。本文從a d h o c網(wǎng)絡(luò)的mac協(xié)議入手，分析各種不同的mac協(xié)議在a dho e網(wǎng)絡(luò)上的表現(xiàn)，將雙信道傳輸與改進(jìn)的握手協(xié)議相結(jié)合，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè) 適用于多跳a d h o e網(wǎng)絡(luò)的雙信道m(xù)ac協(xié)議(dcmac)。節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的不同 控制包，在控制信道和數(shù)據(jù)信道屮采川三種不同的預(yù)留方法，不僅解決了隱藏 接收終端在單信道網(wǎng)絡(luò)中不能同時(shí)接收數(shù)據(jù)的問(wèn)題，還解決了暴露發(fā)送終端不 能同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信道的同時(shí)傳輸。通過(guò)性能分析可以看出，dcmac協(xié)議的吞吐量

3、屬性比基于rt s / cts的協(xié)議明顯提高。本文分析了現(xiàn)有的a d h o e網(wǎng)絡(luò)mac層的qos保障機(jī)制，針對(duì)目前基于區(qū)分服務(wù)的方法，結(jié)合8 0 2 . lie的edc f機(jī)制和改進(jìn)的退避方法，利川雙信道解決q o s保障問(wèn)題。 仿真結(jié)果表明，該方案能有效提高吞吐量和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：a d h o c網(wǎng)絡(luò)，mac協(xié)議，雙信道，qos保障q o s f o r m o b i 1 eadho cne t wo r k sa b s t r a c tmed i umacces scont ro 1 (mac) protocol isanimportantpa r t inthen

4、etworkprotocol stackofadhoenetwork andi t isma inlyusedtocoordinatenod e s t o accessthesha redwi relesschannel . whethermacprotocol canut i i i z e t h e i i m i tedw i relessresourceplaysacrucial t h t h er o 1 e i n a d h o c n e t w o r k p e rformance.deve 1 opmentofva r iousmul t i m e d ness,

5、 thenetwork.banawidthanddel aya rerequi red shasbecomea1ase r v1c esandr ea1 -t i m eb u s it0pr ov1d ea guar ant (j e , the q ocurrent researchquest ionasanew hotspot atadhocnetwork, thefunctmaclayeraretha tcontrol 1 ingnodepacke t t ransmi ss ion, ccupyingwi r e 1 e s s m e d i aan dcnsurn gthc0 v

6、cra11pcrf 0r m ancc0fthcn et w 0rkmac1aycr10catcsnt he1o wer1ayer ofpr0 t0c01stack ,contr01spack et s t0b esentandrecevednt hech annc19cf fce nt1yusngt he w irc1csscha nn e 1s akeyfact0rf0rthath eupperra nge0fpr0 t0c01 andmechani smsgetfna1pr otect i o n .onthebas i sof themacp rotoco 1, thepe rf o

7、rmanceof ava r i e tyofmacprotocol isanalyzedinthi sdi ssertat ionforadhocnetwork. dual, chan n e 1 a n dimprovedhandshakesareintegrated, des i gnamed i umacces scont r o 1 (mac)protocol ca 1 1 eddcmac (dua i c h a nn e 1 m ac) foradhocnetworks b a s e d o nreceivingcontrolpackets, nodesuse3di ffere

8、ntnetworkal 1 o c a t i o n v e c tors (nav)i ncont rol channe 1 orda tachanne 1. thehidden terminalcan receivedatas i m u 1 t a n e o u s lyandtheexposedtermina 1 canal sot ransmi t d a ta . ascanbeseenthroughtheperformanceana 1 ys i s,acompari s o n w i tharts/ctsba sedp ro t o c o 1 i sgiven. t h

9、 e r e s u 1 tsshowtha t thedcmacprotocol ca ni mprovetheth roughsy1anade1 c ai a oa m11 tu e apd eosedon howtoguarantee t h e q u a 1yofservic1 ayerinadhocnetwork asthetechniquebasedondi ffserr combinedthe e d c fmechani smof802. 1 1 eandthe improvedbackof fmethod. us i n g d u a1 . channel tosolvc

10、thcqosguarantccproblc m. t h c r c s u 1 t o f s i m u 1 a t ionprovcsthcsc h e m e c a nimp rovethethroughputofnetworkandthequa 1 i tyof serveforrea1 timetraffic.keywords： adhoenetwork, mediumaccesscontrol (mac) , dual c h a n n e 1 , q o sguarantee圖表清單圖2 . 1 a d h o c網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧一 6圖2. 2信道共享方式10圖2. 3隱終端問(wèn)

11、題11圖2. 4暴露終端問(wèn)題12圖4 . 1 d c m a c協(xié)議的隱藏和暴謀終端3 2圖4. 2 d cma c的忙碌期和空閑期32圖4. 3 dcmac協(xié)議的傳輸和預(yù)留33圖4. 4馬爾可夫鏈信道模型35圖4. 5節(jié)點(diǎn)x和y的傳輸區(qū)域3 6圖 4. 6tdata = 100nr, n=3 時(shí)的吞吐量37圖5. 1雙信道幀傳輸圖41圖5 . 2吞吐量4 2圖5. 3語(yǔ)音幀延遲時(shí)間4 2表3 . 1優(yōu)先級(jí)與接入類別的映射關(guān)系2 8獨(dú)創(chuàng)性聲明木人聲明所呈交的學(xué)位論文是木人在導(dǎo)師指導(dǎo)下跡行的研究工作及取得的研究成只。據(jù)我所 知，除了文中特別加以標(biāo)志和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫

12、過(guò)的研究成果, 也不包含為獲得金日巴王些太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作 的同志對(duì)木研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽字：刊恢鏟字日 期：w 口羅年礦月加日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解金a巴王些太堂有關(guān)保昭、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保昭并向 國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)金月巴王些態(tài) 堂可以將學(xué)位論文的全部或部分論文內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)迸行檢索，可以采用影印、縮印或掃 描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文者簽名：冽次件導(dǎo)師簽名.簽字日期

13、：汐哆年鄉(xiāng)月加簽字日期易產(chǎn)伊捆日i 1 i i學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向：抄工作單位：電話：致謝本論文是在導(dǎo)師沈明玉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此論文完成之際，謹(jǐn) 向沈老師表示真誠(chéng)的謝意！沈老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、以及深厚 的學(xué)術(shù)造詣給我以指導(dǎo)，沈老師創(chuàng)新和求實(shí)的科研態(tài)度以及豁達(dá)的胸懷、執(zhí)著 的人生信念、寬以待人的品質(zhì)為我指明了方向。在論文的選題、資料的收集、 課題的研究和論文的完成各個(gè)環(huán)節(jié)，沈老師都給予我人量寶貴的指導(dǎo)和幫助， 在此表示衷心的感謝。同時(shí)，感謝我的同學(xué)閏磊、劉平、陳娟、楊偉杰，以及實(shí)驗(yàn)室的師弟師妹 們，大家一起對(duì)相關(guān)課題的研究及討論，對(duì)我論文完成有很大的啟發(fā)和幫助。感謝我的

14、家人在我的求學(xué)道路上始終支持我，理解我，是他們的關(guān)心與幫 助使我得以順利完成學(xué)業(yè)。最后，感謝所有曾經(jīng)鼓勵(lì)或幫助過(guò)我的同學(xué)及朋友。作者：劉兵偉2 0 0 9 年3 月 22h第一章緒論11研究背景隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)信息技術(shù)得到了飛速發(fā)展和普及。無(wú)線通 信網(wǎng)絡(luò)按照其組網(wǎng)控制方式一般分為兩類：一類是集中式控制的，即有中心的。 這一類無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行要依賴預(yù)先部署的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，利用基站進(jìn)行通信， 節(jié)點(diǎn)可自由移動(dòng)到其它基站范圍內(nèi)，如蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。另一類是無(wú)屮心結(jié) 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，即a d h o e網(wǎng)絡(luò)，它是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)臨時(shí)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中 沒(méi)有同定的基站，要依靠節(jié)點(diǎn)本身去實(shí)現(xiàn)路由功能，每

15、個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)路由器， 能夠快速的組網(wǎng)。與有中心網(wǎng)絡(luò)相比，a d h o e網(wǎng)絡(luò)靈活、健壯、投資少，特別 適合于作戰(zhàn)指揮、搶險(xiǎn)救災(zāi)以及應(yīng)付突發(fā)事件和執(zhí)行臨時(shí)任務(wù)的場(chǎng)合。移動(dòng)a d h o e網(wǎng)絡(luò)的前身是分組無(wú)線網(wǎng)(packet rad ionetwork)"。2 j ,對(duì)分組無(wú) 線網(wǎng)的研究源于軍事通信的需要。早在1 9 7 2年，美國(guó)的d arp a (defenseadvancedresea rchproj ec tagency）就開始了分組無(wú)線網(wǎng)項(xiàng)目p r n e t ,研究在戰(zhàn)場(chǎng)壞境下利川分組無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。在此z后，darpa于1 9 9 3年啟動(dòng)了高殘存性自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)su

16、rancsurv i vab 1 eadapt i vene two rk)項(xiàng)目o')旨在對(duì)能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、高抗毀性的移動(dòng)信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究。成立于19 9 1年的i e e e 8 0 2 .11標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)采川了“a d h o e網(wǎng)絡(luò)"詞來(lái)描述這種特殊的自組織對(duì)等式多條移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，a d h o c網(wǎng)絡(luò)就此誕生。i e t f將adho c網(wǎng)絡(luò)稱為manne t (移動(dòng)a d h o c網(wǎng)絡(luò))。adho c網(wǎng)絡(luò)的特殊性，如沒(méi)冇固定的基礎(chǔ)設(shè)施、節(jié)點(diǎn)常常通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)接入信道、多跳通信以及節(jié)點(diǎn)可以在網(wǎng)絡(luò)屮口由移動(dòng)等，使它成為一個(gè)與傳統(tǒng)的internet和蜂窩網(wǎng)、w

17、 l a n等完全不同的全新網(wǎng)絡(luò)，給a d h o c網(wǎng)絡(luò)的研究和 實(shí)川化帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來(lái)了各種各樣的研究課題。目前，無(wú)論在 國(guó)際上，還是在區(qū)域上(歐洲和亞洲等地區(qū))，周期性的adho c網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會(huì)議 益增多，網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域內(nèi)著名的會(huì)議和期刊都有大量關(guān)于a dho c網(wǎng)絡(luò)的研究論文。1 . 2論文的主要工作本文的研究工作主要針對(duì)基于a d h o c網(wǎng)絡(luò)的mac層接入技術(shù)和q o smac協(xié)議，包扌舌以下4個(gè)方面：(1 )對(duì)典型的幾種移動(dòng)a d h o c網(wǎng)絡(luò)mac協(xié)議進(jìn)行了分析比較；(2)對(duì)現(xiàn)有adho c網(wǎng)絡(luò)的q o smac協(xié)議進(jìn)行比較詳細(xì)的描述，并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)；f 3)將雙

18、信道傳輸與改進(jìn)的握手協(xié)議相結(jié)合，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)適用于多跳(4 )在研究8 0 2 . 1 1 e edc f的基礎(chǔ)上，將改迸后的區(qū)分服務(wù)退避算法引入信 道接入機(jī)制之中，運(yùn)用到dcmac協(xié)議上，并對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。13論文的章節(jié)安排本論文的章節(jié)安排如下：第一章緒論。主要介紹了本文的研究背景、以及本文主要的工作和文章 相應(yīng)的章節(jié)安排。第二章移動(dòng)a d h o e網(wǎng)絡(luò)的mac接入?yún)f(xié)議。首先是關(guān)于a d h o e網(wǎng)絡(luò)的概述，包括a d h o e網(wǎng)絡(luò)的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)等；然后探討了 a d h o c 網(wǎng)絡(luò)的mac層面臨的主要問(wèn)題和協(xié)議設(shè)計(jì)要求；最后對(duì)mac層接入?yún)f(xié)議進(jìn)行 分類，并對(duì)兒種典

19、型的信道接入?yún)f(xié)議進(jìn)行描述。第三章移動(dòng)a d h o c網(wǎng)絡(luò)qos研究。首先概述了 qos的概念；然后介紹了移動(dòng)a d h o e網(wǎng)絡(luò)q o s相關(guān)研究?jī)?nèi)容；最后對(duì)現(xiàn)有a d h o e網(wǎng)絡(luò)的q o smac 協(xié)議進(jìn)行描述。第四章一種a d h o e網(wǎng)絡(luò)雙信道m(xù)ac協(xié)議。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)適用于多跳a d h o e網(wǎng)絡(luò)的雙信道m(xù) ac協(xié)議一一 dcmac。并對(duì)其進(jìn)行性能分析。第五章基于雙信道的a d h o e q o smac協(xié)議。針對(duì)目前基于區(qū)分服務(wù)的 方法，把8 0 2. 1 1 e的edcf機(jī)制和改進(jìn)的退避方法結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)利用雙信 道，以解決q o s保障問(wèn)題。并對(duì)其進(jìn)行仿真分析。第

20、六章總結(jié)了本論文的主要工作，論文的研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)，并對(duì)以后的研究工作提出了一些展望。第二章移動(dòng)a d h o e網(wǎng)絡(luò)的mac接入?yún)f(xié)議2. 1 a d h o e網(wǎng)絡(luò)概述2 . 1 . 1 a d h o e網(wǎng)絡(luò)的定義及特點(diǎn)adho c網(wǎng)絡(luò)，又稱為自組織網(wǎng)絡(luò)，是山一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的移動(dòng)終端 組成的一個(gè)多跳的臨時(shí)自治系統(tǒng)。移動(dòng)終端具有路由功能，可以通過(guò)無(wú)線連接 構(gòu)成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這種網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立工作，也可以與i n t e r n e t或蜂窩無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)連接。與其它傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，它具有以下顯著特點(diǎn)（3 j。（1 ）網(wǎng)絡(luò)自組織性：a d ii o e網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有主機(jī)和路由器的

21、雙 重功能，它們能夠在沒(méi)有固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持下快速組網(wǎng),形成一個(gè)動(dòng)態(tài) 多跳網(wǎng)絡(luò)。（2 ）動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：a d h o c網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)口由移動(dòng)以及各 種外界干擾的存在導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和連接狀況是不可預(yù)測(cè)的。（3）受限的帶寬和變化的鏈路容量：a d h o e網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行通 信，無(wú)線信道本身的物理特性決定了它所能提供的帶寬遠(yuǎn)低于有線信道；同時(shí) 由于多路訪問(wèn)、衰減、噪聲和干擾等因素的影響，adho c網(wǎng)絡(luò)屮的無(wú)線鏈路的 帶寬和鏈路容量是不斷波動(dòng)的。（4 ）資源受限：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)本身的資源（on cpu、內(nèi)存、電池能量等）通常是 有限的，這就要求協(xié)議的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足魯棒性好

22、、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和節(jié)約能量等標(biāo)準(zhǔn)。（5）多跳組網(wǎng)：由于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所裝備的無(wú)線收發(fā)裝置對(duì)無(wú)線電信號(hào)的傳輸 范圍有限，因此對(duì)于傳輸范圍之外的目的節(jié)點(diǎn)必須通過(guò)其它節(jié)點(diǎn)作為中繼來(lái)轉(zhuǎn) 發(fā)數(shù)據(jù)包，這就經(jīng)常會(huì)形成“多跳”。這種多跳路由將會(huì)引起包括-隱終端和暴露 終端以及公平性等許多問(wèn)題。（6 ）分布式控制：由于在a d h o e網(wǎng)絡(luò)屮沒(méi)有類似基站那樣的屮心控制設(shè) 旌，各節(jié)點(diǎn)z間的地位是平等的，因此節(jié)點(diǎn)通常采川分布式的工作方式，增強(qiáng) 了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和抗毀性。（7）存在單向的無(wú)線信道：a d h o e網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)線信道通信，由于無(wú)線傳輸 設(shè)備的不同或地形環(huán)境及發(fā)射功率等因素的影響可能產(chǎn)生單向的無(wú)線傳輸信、j上逼。（8

23、 ）安全性受限：通常，由于a dho e網(wǎng)絡(luò)采川無(wú)線信道、有限電源、分布 式控制等技術(shù)，它會(huì)比有線網(wǎng)絡(luò)更容易受到安全性的攻擊，這些安全性的攻擊 包括竊聽(tīng)、電子欺騙和拒絕服務(wù)等。a d h o e網(wǎng)絡(luò)的以上特性使得傳統(tǒng)應(yīng)用于i n t e n r e t的m a c協(xié)議無(wú)法適用， 同時(shí)由于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量較低并且能量受限，要求mac協(xié)議 應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，這乂增加了其設(shè)計(jì)的難度，因此mac協(xié)議已經(jīng)成為當(dāng)前adho e 網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。2 . 1 . 2 a d h o e網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用adho e網(wǎng)絡(luò)適合被用于無(wú)法或不便預(yù)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場(chǎng)合，以及需快速口動(dòng)組網(wǎng)的場(chǎng)合等。針對(duì)adh

24、o e網(wǎng)絡(luò)的研究是因?yàn)檐娛聭?yīng)川而發(fā)起的，因此 軍事應(yīng)用仍是a d h o e網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。然而，由于a d h o e網(wǎng)絡(luò)具有自創(chuàng) 造、自組織和自管理的特性，因此在民川移動(dòng)通信方面，也有非常廣泛的應(yīng)川 前景，尤其是在一些特殊的工作環(huán)境中，比如所在的工作場(chǎng)地沒(méi)有可以利用的 設(shè)備或者由于某種因素的限制不能使川已有的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，川戶z間 的信息交流以及協(xié)同工作就需耍利用a d ii o c技術(shù)完成通信網(wǎng)絡(luò)的立即部署， 滿足川戶對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的需求。移動(dòng)a d h o e網(wǎng)絡(luò)潛在的應(yīng)用有很多，可分為以下幾類：(1) 軍事無(wú)線通信在現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)上，由于沒(méi)有基礎(chǔ)設(shè)施可用，各種軍事車輛之間、士兵

25、之間、 士兵與軍事車輛之間都可以通過(guò)a d h o e網(wǎng)絡(luò)保持密切的聯(lián)系，以完成集中指 揮，協(xié)調(diào)作戰(zhàn)。由于特有的無(wú)需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、可快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)， 使其成為數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)通信的首選技術(shù)。(2) 移動(dòng)會(huì)議在室外臨時(shí)環(huán)境屮，工作團(tuán)體的所有成員不川借助路由器等設(shè)施就能通過(guò)adho c方式將各種移動(dòng)終端(筆記本電腦、p d a等便攜式設(shè)備)快速組成一個(gè)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)分布式會(huì)議，協(xié)同完成提問(wèn)、交流以及資料分發(fā)等任務(wù)。(3) 緊急服務(wù)在地震、洪水等自然災(zāi)害發(fā)生，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞無(wú)法使用時(shí)， 快速恢復(fù)通信是非常重要的。然而要重新建立這些固矩通信設(shè)施不僅耗時(shí)困難， 有時(shí)甚至是不可能的。借助

26、于a d h o c網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以快速建立i臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)，延伸 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，從而幫助緊急救援人員完成必要的通信工作，減少災(zāi)難帶來(lái)的 損害。(4 )傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)是a d h o e網(wǎng)絡(luò)的一大應(yīng)用領(lǐng)域。在很多應(yīng)用場(chǎng)合中，傳感器 只能使用無(wú)線通信技術(shù)，而考慮到體積和節(jié)能等因索，傳感器的發(fā)射功率不可 能很大。作為遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息收集的手段，將分布在一定范圍內(nèi)的傳感器連接 成a d ii o e網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)傳感器之間利與控制中心之間的通信，將極人地提 高信息收集和處理能力。(5 )個(gè)人通信個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)pan (pe rsona lareane twork)是a d h o e網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的另一應(yīng)用領(lǐng) 域。

27、pan的概念是由工eee 8 0 2. 1 5提出的，該網(wǎng)絡(luò)只包含與個(gè)人密切相關(guān)的裝 置，這些裝置可能不與廣域網(wǎng)相連，但它們?cè)谶M(jìn)行某項(xiàng)活動(dòng)時(shí)又確實(shí)需要相互 通信。a d h o e網(wǎng)絡(luò)不僅可用于實(shí)現(xiàn)個(gè)人電子通信設(shè)備之間的通信，還為建立室外更大范圍的個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)z間的多跳互聯(lián)提供了技術(shù)可能性。(6 )與移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)合a d h o e網(wǎng)絡(luò)還可以與蜂窩移動(dòng)通倍系統(tǒng)相結(jié)介，利用移動(dòng)平臺(tái)的多跳轉(zhuǎn)發(fā)能力擴(kuò)大蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋范圍、均衡相鄰小區(qū)的業(yè)務(wù)、提高小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)速率等。在實(shí)際應(yīng)川屮，a d h o c網(wǎng)絡(luò)除了可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局部的通信外，它還可以作為末端子網(wǎng)通過(guò)接入點(diǎn)(ap： accessp

28、oint)接入其它的固定或移動(dòng)通信網(wǎng) 絡(luò)，與a d h o e網(wǎng)絡(luò)以外的主機(jī)進(jìn)行通信，因此，a d h o e網(wǎng)絡(luò)也可以作為各種 通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入手段z-o在以后的發(fā)展過(guò)程屮，軍事應(yīng)川在a d h o e網(wǎng)絡(luò)應(yīng)川屮仍將保持重要地位，但民川領(lǐng)域的應(yīng)川將逐步擴(kuò)大。不過(guò)，目前a d h o e網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有很成熟的商業(yè)產(chǎn)品，它還面臨許多問(wèn)題需要加以解決，例如對(duì)路由算法低功耗性能的要求、避免沖突的mac協(xié)議等。a d ii o e網(wǎng)絡(luò)止處在迅速發(fā)展過(guò)程中，與之相關(guān)的各 種新的協(xié)議也在不斷出現(xiàn)，各種協(xié)議和技術(shù)都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，只適川于某些 特定環(huán)境，并且還有許多問(wèn)題有待解決。a d h o c網(wǎng)絡(luò)是共亨無(wú)

29、線傳輸媒體的多點(diǎn)多跳網(wǎng)絡(luò)，其mac協(xié)議的功能是控制節(jié)點(diǎn)的報(bào)文傳輸對(duì)無(wú)線媒體的占用，保證網(wǎng)絡(luò)的整體性能。從a d h 0 c網(wǎng) 絡(luò)出現(xiàn)至今，mac協(xié)議設(shè)計(jì)一直是研究的重點(diǎn)，體現(xiàn)了其技術(shù)挑戰(zhàn)性和重要性。2 . 1 . 3 a d h o c網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是指網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，由于移動(dòng)a d h o c網(wǎng)絡(luò) 的特殊性，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和己有的大量協(xié)議在a d h o e網(wǎng)絡(luò)屮不再適川，a d h o c網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)巧】應(yīng)當(dāng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的自組織特性和特殊的應(yīng)用環(huán)丄兄。(1) 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)a d h o e網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)不僅要具備移動(dòng)終端的功能，還要具備路山器的功能，因而就完成功能而言網(wǎng)

30、絡(luò)節(jié)點(diǎn)可分為主機(jī)、路由器和電臺(tái)三部分。其屮主機(jī)部分完成移動(dòng)終端的功能，包括人機(jī)接1 2 1、數(shù)據(jù)處理等；路由器部分主要負(fù)責(zé)維 護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由信息，完成報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)功能；而電臺(tái)部分則提供無(wú)線 信息傳輸功能。(2 )網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋋dho e網(wǎng)絡(luò)的分布式工作方式確定了其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ǔ２捎猛耆植际娇刂凭W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和分層分布式控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)比較簡(jiǎn)單，所有節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)控制、路由選擇和流量管理上 是平等的，原則上不存在瓶頸，網(wǎng)絡(luò)比較健壯，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)z間一般存 在多條路徑，可以較好地實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡和選擇最優(yōu)路由。然而在平面結(jié)構(gòu)屮，由于無(wú)法實(shí)施集中式的網(wǎng)絡(luò)管理和控制，每一個(gè)節(jié)

31、點(diǎn)都需要知道到達(dá)其它所有 節(jié)點(diǎn)的路由信息，為了維護(hù)這些動(dòng)態(tài)變化的路由信息需要產(chǎn)生大量的控制消息, 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加到某個(gè)程度時(shí)，就會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的“癱瘓化平面結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)充性 差，主要用于中小型網(wǎng)絡(luò)。在分級(jí)結(jié)構(gòu)屮，網(wǎng)絡(luò)被劃分為一個(gè)或多個(gè)簇（cluster）。每個(gè)簇由一個(gè)簇頭(cluster . header)和多個(gè)簇成員(cluster . m e m b e r )組成，這些紬紳頊的wip，又可以再分簇,形成更高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，直至最高級(jí)。在分級(jí)結(jié)構(gòu)中，簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，它可以預(yù)先指定，也可以由節(jié) 點(diǎn)利用算法選舉產(chǎn)生。在分級(jí)結(jié)構(gòu)中，簇成員的功能比較簡(jiǎn)單，不需要維護(hù)復(fù)雜的路由信息，人 大減少了網(wǎng)

32、絡(luò)屮路由控制信息的數(shù)量，具有良好的可擴(kuò)充性，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不受限 制，可通過(guò)增加簇的個(gè)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，簇頭節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí) 選舉產(chǎn)生，具有較強(qiáng)的健壯性。雖然分級(jí)結(jié)構(gòu)也存在簇頭選擇算法和簇維護(hù)機(jī)制增加了控制的開銷以及簇 頭節(jié)點(diǎn)可能成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸等缺陷，但從實(shí)施資源管理和提供服務(wù)質(zhì)量保障的 角度出發(fā)，分級(jí)結(jié)構(gòu)有較大優(yōu)勢(shì)。（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧根據(jù)a d h o c網(wǎng)絡(luò)的特征，參照0 s i的經(jīng)典7層協(xié)議棧模型和t c p / i p的體系結(jié)構(gòu)，可以將a d h o c網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧劃分為5層，如圖2 . 1所示：應(yīng)用服務(wù)應(yīng)用層傳輸服務(wù)傳輸層轉(zhuǎn)發(fā)和路由網(wǎng)絡(luò)層鏈路控制鏈路層信道接入無(wú)線信道物理層圖2.1

33、 a d ho g網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在協(xié)議棧屮，各層的功能描述如下：1 ）物理層功能包括信道的區(qū)分和選擇、無(wú)線信號(hào)的監(jiān)測(cè)、調(diào)制解調(diào)等。其設(shè)計(jì)目標(biāo) 是以相對(duì)低的能量消耗，克服無(wú)線媒體的傳輸損失，獲得較大的鏈路容量。2）數(shù)據(jù)鏈路層mac子層規(guī)定了不同的用戶如何共享可用的媒體資源，即控制移動(dòng)節(jié)點(diǎn)對(duì) 共享無(wú)線信道的訪問(wèn)，它包括兩個(gè)部分：一是信道的劃分，即如何把頻譜劃分 為不同的信道；二是信道分配，如何把信道分配給不同的用戶。邏輯鏈路控制llc子層負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的服務(wù)，屏蔽底層不同的mac方法。具體包括 數(shù)據(jù)流的復(fù)川、數(shù)據(jù)幀的檢測(cè)、分組的轉(zhuǎn)發(fā)/確認(rèn)、優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、差錯(cuò)控制和流 量控制等。3 ）網(wǎng)絡(luò)層主要功能包

34、括鄰居發(fā)現(xiàn)、分組路由、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。鄰居發(fā)現(xiàn) 川于收集網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?；路由協(xié)議的作川是發(fā)現(xiàn)和維護(hù)去往目的節(jié)點(diǎn)的路由。路由協(xié)議包括單播路由協(xié)議和多播路由協(xié)議，此外還可以采用虛電路方式來(lái)支 持實(shí)時(shí)分組數(shù)據(jù)的傳輸。4 ）傳輸層主要功能是向應(yīng)用層提供可靠的端到端服務(wù)，使上層與通信子網(wǎng)（下三層的細(xì)節(jié)）相隔離，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的特性來(lái)高效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，特別是當(dāng)adho c 網(wǎng)絡(luò)需要接入internet等外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)尤其需要傳輸層協(xié)議的支持。5 ）應(yīng)用層主要功能是提供面向川戶的各種應(yīng)川服務(wù)，包括具有嚴(yán)格延時(shí)和丟失率限制的實(shí)時(shí)應(yīng)用（緊急控制信息）、基于rtp / rtcp的自適應(yīng)應(yīng)用（音頻和視頻）和沒(méi) 有

35、任何服務(wù)質(zhì)量保障的數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)。6）町選功能包括功率控制、拓?fù)淇刂?、分簇算法、信令協(xié)議、移動(dòng)管理和位置定位、 服務(wù)發(fā)現(xiàn)、地址自動(dòng)配置和安全策略等，這些可選功能模塊在協(xié)議棧屮的具體 的位置取決于各功能模塊的作用以及與上下層協(xié)議的關(guān)系。adho c網(wǎng)絡(luò)是為特定目的和臨時(shí)場(chǎng)合構(gòu)建的，不同的應(yīng)用環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)的數(shù)量、功率和移動(dòng)速度以及鏈路的帶寬因索各不相同，因此a d h o e網(wǎng)絡(luò)的體 系結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)具體的使用環(huán)境和應(yīng)川需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。采川嚴(yán)格的分層體系結(jié)構(gòu) 使得協(xié)議缺乏足夠的適應(yīng)性，不符合動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)性能往往無(wú)法 得到有效的保障，特別是當(dāng)能量或q o s作為約束條件時(shí)，因此為了滿足a dho

36、e 網(wǎng)絡(luò)的特殊要求，需要一種能夠在協(xié)議棧的多個(gè)層支持自適應(yīng)和優(yōu)化性能的跨 層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，并根據(jù)所支持的應(yīng)川來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，即采川基于應(yīng)川和網(wǎng)絡(luò)特 征的跨層體系結(jié)構(gòu)。2. 1 . 4 a d h o e網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)adho e網(wǎng)絡(luò)的特殊性使得傳統(tǒng)冇線網(wǎng)絡(luò)和蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)屮使用的各種協(xié)議和技術(shù)無(wú)法被直接使川，需要為a dho e網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)專門的協(xié)議和技術(shù)。adho e網(wǎng)絡(luò)涉及的技術(shù)很多，但主要體現(xiàn)在以下兒個(gè)方面h j。o （ 1 ）鏈路層自適應(yīng)技術(shù)由于能量的限制，adho e網(wǎng)絡(luò)的鏈路層設(shè)計(jì)tri臨許多新的挑戰(zhàn)。由于多徑衰落引起的幅度與相位的擾動(dòng)、延遲擴(kuò)展引起的碼間串?dāng)_、來(lái)口其他節(jié)點(diǎn)信號(hào)的干擾等

37、因素，使得無(wú)線信道的單位帶寬容量相對(duì)較小。adho c網(wǎng)絡(luò)鏈路層設(shè) 計(jì)的目標(biāo)是在相對(duì)小的能量條件下，使得數(shù)據(jù)速率接近最基本的信道容量。鏈 路自適應(yīng)技術(shù)主要包括：自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制、自適應(yīng)功率控制、自適應(yīng) 資源分配、口適應(yīng)鏈路調(diào)整等技術(shù)。(2) 信道接入技術(shù)信道接入是adho e網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，控制著節(jié)點(diǎn)如何接入無(wú)線信道，對(duì)adho e網(wǎng)絡(luò)的性能起著決定的作用。adho c的無(wú)線信道不是普通網(wǎng)絡(luò)的共字廣播信道、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線信道和蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)屮由基站控制的無(wú)線信道， 它是多跳共享的多點(diǎn)信道。一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，只有它的鄰居節(jié)點(diǎn)可以收到。此外，adho e所獨(dú)有的暴露終端和隱藏終端問(wèn)題，需要

38、專門設(shè)計(jì)的信道接入技 術(shù)才能解決。(3 )路由協(xié)議路由協(xié)議是a d ii o e網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，要實(shí)現(xiàn)多跳路由，必須有路由協(xié)議的支持。i e t f成立的mane tt作組目前就主要負(fù)責(zé)adho c網(wǎng)絡(luò)pe層 路由的標(biāo)準(zhǔn)化工作。(4 )服務(wù)質(zhì)量(qos)保證隨著應(yīng)川的拓展，需要在adho c屮傳輸話音、圖像等多媒體業(yè)務(wù)。多媒 體業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)等都提出了很高的要求。這就需要提供一定的 服務(wù)質(zhì)量保證。在adho e屮服務(wù)質(zhì)量保證是個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題，不同層都要提 供相應(yīng)的機(jī)制。比如應(yīng)用層要提供自適應(yīng)信源編碼和壓縮技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)層要提供 qos路由，鏈路層要提供資源預(yù)留策略rsvp。(5)廣

39、播和多播由于adho e網(wǎng)絡(luò)的特殊性，廣播和多播問(wèn)題也變得非常復(fù)雜，它們需要 鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的支持，而且由于a dho e網(wǎng)絡(luò)是特殊的多跳共享的多點(diǎn)信道， 對(duì)于多播問(wèn)題將很難解決。(6 )安全問(wèn)題adho c網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)之-僦是安全性差，易受竊聽(tīng)和攻擊，因此，需耍研究適用于a d h o e網(wǎng)絡(luò)的安全體系結(jié)構(gòu)和安全技術(shù)。(7) 網(wǎng)絡(luò)管理a d h o e網(wǎng)絡(luò)管理范圍比較廣，包括a d h o c網(wǎng)絡(luò)屮的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、移動(dòng)性管理、地址管理、服務(wù)管理等，要有相應(yīng)的機(jī)制來(lái)解決節(jié)點(diǎn)定位、地址自配置等 問(wèn)題。(8) 傳輸層服務(wù)在adho c網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線信道的衰落、干擾、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)等因素會(huì)造成報(bào)文沖突和丟失，這將

40、嚴(yán)重影響tcp的性能，因此，在adho e網(wǎng)絡(luò)屮要對(duì)傳輸層 業(yè)務(wù)進(jìn)行修改(比如tcp),以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?9 )網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)在很多場(chǎng)合下，a d h o c網(wǎng)絡(luò)要和具他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，比如在軍事應(yīng)用中，采用ad ho c網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的戰(zhàn)斗網(wǎng)絡(luò)要接入更高級(jí)的戰(zhàn)場(chǎng)通信系統(tǒng)。有的時(shí)候，ad ho c網(wǎng)絡(luò)還耍接入因特網(wǎng)。由于a d ii 0 c網(wǎng)絡(luò)采用了不同的路由協(xié)議和傳輸層服務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)需要進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換丁作。在以上關(guān)鍵技術(shù)屮，有效的mac協(xié)議以及qos保障是成功通信的前提和基礎(chǔ)，因此成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題。22媒體接入控制(mac)協(xié)議的基本概念adho c網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)

41、鏈路層和物理層。上層的應(yīng)川服務(wù)和傳輸服務(wù)為終端的應(yīng)川程序提供相應(yīng)的服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層位于 第二層，主要解決的問(wèn)題包括媒體接入控制，數(shù)據(jù)的傳送、同步、糾錯(cuò)以及流 量控制等，基于此，數(shù)據(jù)鏈路層又分為媒體接入控制子層(mac：mediaaccess control)和鏈路控制子層(llc： logiclinkcontro1)。媒體接入控制子層主要解決多個(gè)用戶動(dòng)態(tài)共享信道資源的問(wèn)題，控制節(jié)點(diǎn)接入無(wú)線信道，為上層提供快速、可靠的幀傳送支持；鏈路控制了層主要解決 在不太可靠的物理信道上實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，完成連接控制、分群等 與信道無(wú)關(guān)的鏈路層功能。mac協(xié)議決定了數(shù)據(jù)鏈路層的絕大部分功能，是adho

42、 c網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的雨要組成部分，是分組在無(wú)線信道上發(fā)送和接收的直接控制者，mac協(xié)議能否有效的使川無(wú)線信道的有限帶寬，將對(duì)a dho c網(wǎng)絡(luò)的性能 起著決定性作川。同有線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線信道的頻率資源相對(duì)貧乏，不可能對(duì)每個(gè)想要與其它節(jié)點(diǎn)通信的終端都分配一個(gè)獨(dú)立的信道，因此，只要有可能，就應(yīng)盡量采川 信道共享技術(shù)。如何控制對(duì)共享信道的接入就是mac層的主要任務(wù)，而相比 有基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，a d h o c網(wǎng)絡(luò)的mac協(xié)議設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性。由于缺乏 中央控制器，基于固定分配信道或有中心控制的mac層協(xié)議都不能滿足a d ho c網(wǎng)絡(luò)的需要，同時(shí)，在多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)屮，無(wú)線介質(zhì)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享，節(jié)點(diǎn) 的通信范

43、圍受限，且節(jié)點(diǎn)可以隨機(jī)移動(dòng)，這就帶來(lái)隱終端、暴露終端問(wèn)題和信 道訪問(wèn)公平性問(wèn)題，以及節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性引起的入侵終端問(wèn)題，因此，設(shè)計(jì)適川于a d h o c網(wǎng)絡(luò)的mac協(xié)議成為a d h o c網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)z。2. 3 a d h o e網(wǎng)絡(luò)mac層面臨的主要問(wèn)題ad ho c網(wǎng)絡(luò)具有特殊的網(wǎng)絡(luò)組織形式，且具有動(dòng)態(tài)性，因此，其信道接入?yún)f(xié)議面臨很多新的問(wèn)題【7 引。這些問(wèn)題包括：(1 ) mac相關(guān)的無(wú)線接收問(wèn)題；(2)不同的信道共享方式：（3）隱終端問(wèn)題（4 ）眾露終端問(wèn)題；（5 ）結(jié)點(diǎn)移動(dòng)的影響。a d h o c網(wǎng)絡(luò)的信道接入?yún)f(xié)議必須盡量消除這些因素的影響。2. 3. 1 mac相關(guān)的無(wú)線接收問(wèn)

44、題（1）沖突接受機(jī)收到兩個(gè)以上能量足夠強(qiáng)的信號(hào)，無(wú)法調(diào)解出任何一個(gè)信號(hào)。（2 ）載波不同于無(wú)線通信調(diào)制屮的概念，mac協(xié)議屮的載波是指能表明信號(hào)存在的 度量，如ds調(diào)制中，載波可采用pn碼的相關(guān)峰值。2. 3. 2不同的信道共享方式（1 ）普通通信網(wǎng)絡(luò)屮的信道共享：在普通的通信網(wǎng)絡(luò)屮，信道共享的方式 一般分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)共享（見(jiàn)圖2. 2 ）。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是最簡(jiǎn)單的共享方式, 其特點(diǎn)是只川兩個(gè)結(jié)點(diǎn)共享無(wú)線信道。在單信道時(shí)，兩個(gè)結(jié)點(diǎn)可以通過(guò)半雙工 方式實(shí)現(xiàn)共享。在雙信道時(shí)，可實(shí)現(xiàn)全雙工通信。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)共享一般用于用固 定基礎(chǔ)設(shè)旌控制的無(wú)線信道，例如蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線信道，在這種情況 下，終

45、端在屮心站的控制下共享一個(gè)或多個(gè)無(wú)線信道。多點(diǎn)共享指多個(gè)終端共 享一個(gè)廣播信道，以太網(wǎng)就是典型的多點(diǎn)共享方式。屯點(diǎn)對(duì)贏煞孽1 i。燕對(duì)多贏共出c .多點(diǎn)遜豪圖2. 2信道共亨方式（2 ） a d h o e網(wǎng)絡(luò)的多跳共享性：a d h o e網(wǎng)絡(luò)的信道共享方式與上述不同，雖然adho e網(wǎng)路的無(wú)線信道也是一個(gè)共享的廣播信道，但是它不是一跳共享的。在adho e網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文時(shí)，只有在它覆蓋的范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn)（鄰居）才能收到，而覆蓋范圍外的結(jié)點(diǎn)感知不到任何通信的存在，這恰恰也是adho e網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)所在，即發(fā)送結(jié)點(diǎn)覆蓋范i韋i外的結(jié)點(diǎn)不受發(fā)送結(jié)點(diǎn)的影響，它們也可以同時(shí)發(fā)送報(bào)文，這人大提高

46、頻率的空間復(fù)用度。在使用一個(gè)通信頻率的情況下，a d h o e網(wǎng)絡(luò)屮可以有多對(duì)結(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行通信，我們稱a d h o e 網(wǎng)絡(luò)的這種共享信道的方式為多跳共享廣播信道。（3）多跳共享對(duì)mac協(xié)議的影響：多跳共享廣播信道帶來(lái)的直接影響就是 報(bào)文沖突與結(jié)點(diǎn)所處的地理位置有關(guān)。在一跳共享的廣播信道中，報(bào)文沖突是全局事件，所有的站點(diǎn)要么都收到正確的報(bào)文，要么都會(huì)感到報(bào)文沖突。而在a dho e網(wǎng)絡(luò)中，報(bào)文沖突只是局部事件，并非所有的結(jié)點(diǎn)都可以感知到，一個(gè)結(jié)點(diǎn)正確的收到了報(bào)文，該報(bào)文可能會(huì)在另一個(gè)結(jié)點(diǎn)處發(fā)生沖突；也可能報(bào)文 在接收結(jié)點(diǎn)處發(fā)生了沖突，而發(fā)送結(jié)點(diǎn)絲毫察覺(jué)不到，也就是說(shuō)發(fā)送結(jié)點(diǎn)和接 收結(jié)點(diǎn)所感

47、知到的信道情況不一樣，這就帶來(lái)了隱終端和暴露終端的問(wèn)題。由丁-a dllo e網(wǎng)絡(luò)特殊的信道共享方式，基丁點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享信道和一跳共亨 廣播信道的信道接入?yún)f(xié)議無(wú)法被a dho c網(wǎng)絡(luò)直接使用，需要設(shè)計(jì)專用的信道 接入?yún)f(xié)議。, o o o /v oj、o：、oj、oj 019取州j、 ，、x: :," / / /、23. 4暴露終端問(wèn)題暴露終端是指在發(fā)送珞點(diǎn)覆蓋范圍2內(nèi)而在接收結(jié)點(diǎn)覆蓋范圍乙外的締 9 點(diǎn)。如圖2. 4所示，歲結(jié)點(diǎn)b向結(jié)點(diǎn)a發(fā)送報(bào)文時(shí)，結(jié)點(diǎn)c處在結(jié)點(diǎn)b的覆蓋 范圍z內(nèi)而處在結(jié)點(diǎn)a彳覆蓋范圍之外為魚c是眾露終端，結(jié)點(diǎn)c因聽(tīng)到結(jié) 點(diǎn)b的發(fā)送而可能會(huì)延遲向結(jié)點(diǎn)d的發(fā)送報(bào)但實(shí)際上結(jié)

48、點(diǎn)c向結(jié)點(diǎn)d發(fā) 送并不會(huì)影響結(jié)點(diǎn)b向莎 a發(fā)送。曝詬茲因聽(tīng)到發(fā)送x點(diǎn)的發(fā)送而延遲發(fā)9送，但因?yàn)樗诮邮照军c(diǎn)旳通信雞圍z外，它的發(fā)送實(shí)際上不會(huì)造成沖突。這 就引入了不必要的延遲，所以也要斷法解決。在單信道條件下暴露終端問(wèn)題無(wú)法得到根本解決。圖2. 4暴露終端問(wèn)題2. 3. 5結(jié)點(diǎn)移動(dòng)的影響adho c網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的，這會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷變化。a dh o c網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議要適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供正確的路由。結(jié)點(diǎn)移動(dòng) 對(duì)信道接入?yún)f(xié)議也有一定的影響，當(dāng)一對(duì)結(jié)點(diǎn)正在通信時(shí)，因移動(dòng)而進(jìn)入接收 結(jié)點(diǎn)通信范圍的結(jié)點(diǎn)（被稱為入侵結(jié)點(diǎn)）可能會(huì)發(fā)送（或正在發(fā)送）數(shù)據(jù)而引起報(bào) 文沖突。文獻(xiàn)9 ,

49、10】通過(guò)理論和仿真分析證明了結(jié)點(diǎn)移動(dòng)對(duì)信道接入?yún)f(xié)議的影響 是微乎其微的，甚至可以被忽略。因此，在后續(xù)的討論中將不考慮結(jié)點(diǎn)移動(dòng)的 影響，只對(duì)結(jié)點(diǎn)靜止?fàn)顟B(tài)下a dho c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議的性能進(jìn)行研究和分析。ad ho c網(wǎng)絡(luò)的信道接入?yún)f(xié)議必須盡量消除這些因索的影響。2. 4mac協(xié)議設(shè)計(jì)要求ad ho c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議要面臨許多其它網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有的新問(wèn)題，因此它應(yīng)具有與其它網(wǎng)絡(luò)的信道接入?yún)f(xié)議不同的功能和特性。一個(gè)普遍適用的、高效的信道接入?yún)f(xié)議應(yīng)該具有以下的基本特性：（1）高空間復(fù)用度adho c網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)z-就是可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)結(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)頻率的空間復(fù)川。信道接入?yún)f(xié)議應(yīng)該盡量增加這種復(fù)川度，

50、使網(wǎng)絡(luò)中更多的結(jié)點(diǎn)可以 同時(shí)進(jìn)行通信，從而提高網(wǎng)絡(luò)的總吞吐量。隱接收終端和暴露發(fā)送終端問(wèn)題的 解決將會(huì)提高頻率的空間復(fù)用度。（2）避免報(bào)文間的沖突由于采用了特殊的信道共享方式，a d h o c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議要面1隘報(bào)文沖 突的威脅。報(bào)文沖突，尤其使數(shù)據(jù)報(bào)文（長(zhǎng)度一般較長(zhǎng)）的沖突，會(huì)嚴(yán)重影響無(wú) 線信道的利用率，因此，信道接入?yún)f(xié)議要盡量的避免報(bào)文問(wèn)的沖突，尤其是要 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的無(wú)沖突發(fā)送。（3）提供沖突解決方法當(dāng)報(bào)文不可避免的發(fā)生沖突時(shí)，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(bào)文沖突帶來(lái)的影響。常用的沖突解決方法時(shí)退避重發(fā)。(4 )硬件無(wú)關(guān)性一個(gè)普遍使川的a dho c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)

51、議應(yīng)該時(shí)具有硬件無(wú)關(guān)性，即不 能對(duì)電臺(tái)的功能做過(guò)多的假設(shè)，這樣做的目的有兩個(gè)：一時(shí)橫向的普遍適用性(只要滿足基本功能假設(shè)的電臺(tái)都可以使川該信道接入?yún)f(xié)議):二是縱向普遍適 用性(電臺(tái)可以隨時(shí)采用無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，只要滿足協(xié)議的基 本功能假設(shè)，仍然可以采川該信道接入?yún)f(xié)議)。(5 )公平性要保證網(wǎng)絡(luò)接入的相對(duì)公平性，要使得站點(diǎn)都有機(jī)會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，而不會(huì)在 網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)被大量的數(shù)據(jù)淹沒(méi)掉。2 . 5 ad h o e網(wǎng)絡(luò)中mac協(xié)議的分類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期與廣泛的研究，研究人員已經(jīng)提出了數(shù)十種a dho e網(wǎng)絡(luò)信道接 入?yún)f(xié)議，由于mac協(xié)議是與傳輸信道相關(guān)的，因此，不同的信道接入?yún)f(xié)議具 有各自不同的設(shè)

52、計(jì)目標(biāo)，可使川各種不同的信道復(fù)川技術(shù)，對(duì)適川的應(yīng)川環(huán)境 也是多種多樣的。即使未來(lái)adho c網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，不同傳輸環(huán)境的信道接 入?yún)f(xié)議也是不同的。對(duì)信道接入?yún)f(xié)議進(jìn)行嚴(yán)格的分類是非常困難的,這里按照兩種基本方法對(duì) 信道接入?yún)f(xié)議進(jìn)行劃分。25. 1基于發(fā)起者的信道接入?yún)f(xié)議(1)發(fā)送方主動(dòng)的信道接入?yún)f(xié)議由發(fā)送節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)起信道預(yù)約，即發(fā)送者要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送一個(gè)rts 控制報(bào)文來(lái)與接收者預(yù)約信道。大多數(shù)的信道接入?yún)f(xié)議屬于這一類，包括maca r m u 1 t ipleaccesscol 1 i s i onavo i dance) 111, macaw (macaf o r 斟號(hào)宇 ©

53、lesslan) 12(2 )收方主動(dòng)的信道接入?yún)f(xié)議由接收者主動(dòng)發(fā)起信道預(yù)約，接收節(jié)點(diǎn)主動(dòng)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送rt r ( r e a d y t o receive)控制報(bào)文，發(fā)送結(jié)點(diǎn)如果有數(shù)據(jù)就直接發(fā)送。這種信道接入?yún)f(xié)議試圖 通過(guò)減少控制報(bào)文的個(gè)數(shù)、降低握手開銷來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。這類協(xié)議包括m a c a. b t 131、r i m a t 1 41 5 o25. 2基于信道數(shù)目的信道接入?yún)f(xié)議(1 )基于單信道的信道接入?yún)f(xié)議基于單信道的a dho c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議用于只有一個(gè)共享信道的a dho c網(wǎng)絡(luò)，所有的控制報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文都在同一個(gè)信道上發(fā)送和接收。受傳播延時(shí)、隱終端、暴露終端和節(jié)點(diǎn)

54、移動(dòng)等因素的影響，單信道的adho e網(wǎng)絡(luò)中有可能 發(fā)生控制報(bào)文z間、控制報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文z間、數(shù)據(jù)報(bào)文z間的沖突。一般來(lái) 說(shuō)數(shù)據(jù)報(bào)文的長(zhǎng)度要比控制報(bào)文長(zhǎng)得多，數(shù)據(jù)報(bào)文的沖突會(huì)嚴(yán)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(biāo)之一就是通過(guò)使用控制報(bào)文盡量減 少甚至消除數(shù)據(jù)報(bào)文的沖突，即設(shè)計(jì)合適的沖突避免策略。典型的基于單信道 的a d h o c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議有ma c a、macaw、i e e e 8 0 211dcf1161和 fama 1 7_1 8 1 (flooracqui s i t ionmul t ipl° a c 5累弦曙道的信道接入?yún)f(xié)議基于雙信道的a dh

55、o c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議川于有兩個(gè)共享信道的a dho c網(wǎng)絡(luò)。兩個(gè)信道分別為控制信道和數(shù)據(jù)信道，控制信道只傳送信道接入?yún)f(xié)議的控 制報(bào)文，而數(shù)據(jù)信道只傳送數(shù)據(jù)報(bào)文。因?yàn)槭勾藘蓚€(gè)不同的信道，控制報(bào)文 不會(huì)與數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)生沖突。雙信道在解決隱終端和暴露終端方面具有獨(dú)特的優(yōu) 勢(shì)，通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂茩C(jī)制，可以完全消除隱終端和眾露終端的影響，避免數(shù)據(jù) 報(bào)文的沖突。典型的基于雙信道的a d h o c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議有e a pu1 191 (basic acccssprotocolsolut ionsforwi rclcss)¥z 1 : 1dbtma2o 21 1 (dualbusyt o n e m u 1 t i p 1 eaccess)等。(3)基于多信道的信道接入?yún)f(xié)議 基于多信道的a dho c網(wǎng)絡(luò)信道接入?yún)f(xié)議川于具有多個(gè)信道的a dho c網(wǎng)