新一代移動通信技術2-Ad Hoc網絡MAC接入協(xié)議

1、Ad Hoc網絡的MAC接入協(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幾種接入協(xié)議1. 信道接入技術及協(xié)議 Ad Hoc是多跳共享網絡。共享的含義就是在一個公用的廣播信道上實現所有用戶的互連和通信。這樣，如何控制對共享信道的接入，就是數據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網絡具有特殊的網絡組織形式，具有動態(tài)性，其信道接入協(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)

2、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共享，在雙信道時，可實現全雙工通信。 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

3、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網絡的多跳共享性 Ad Hoc網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

4、. 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網絡網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協(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

5、用戶數較少而固定，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自己的意愿隨機的發(fā)送信息，多個用戶同時發(fā)送會產生幀的沖突，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

6、，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網絡作為自組網，決定只能采用隨機接入。1. 信道接入技術及協(xié)議（續(xù)）多點隨機接入協(xié)議（針對一跳共享的網絡） 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)）

7、 純ALOHA：純ALOHA是一種用戶一旦產生需要傳輸的數據就完全隨機的發(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)送的數據都出現差錯，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。 ALOHAALOHA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

8、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)

9、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)送數據；如果介質忙則繼續(xù)偵聽直到介質變?yōu)榭臻e，然后發(fā)送數據；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CSMACSMA，是因為站點一旦發(fā)現介

10、質空閑，將以概率1發(fā)送數據 原理 若站點有數據發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現信道空閑，則發(fā)送；若信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽直至發(fā)現信道空閑，然后完成發(fā)送； 若產生沖突，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)送數據；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，但數據傳輸時間可能會長一

11、些 原理 若站點有數據發(fā)送，先監(jiān)聽信道；若站點發(fā)現信道空閑，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，數據發(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)送數據，以概率1-p把數據發(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)送數據，以概率1-p將其推遲到下下一個時間片。此過程一直重復，直到將數據發(fā)送出去或是

12、其他站點開始發(fā)送數據。如果一開始偵聽介質就發(fā)現介質忙，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 若站點有數據發(fā)送，先監(jiān)聽信道； 若站點發(fā)現信道空閑，則以概率p發(fā)送數據，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，直至數據發(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)送數據幀，并

13、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)送數據之前進行載波監(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)送數據幀，并繼續(xù)監(jiān)聽下去。如監(jiān)聽到發(fā)生了沖突，則立即放棄此數據幀的發(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據信號一邊傳送數據信號，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絡中傳送數據，

14、如果沒有探測到網絡中正在傳送數據，則附加等待一段時間，再隨機選擇一個時間片繼續(xù)探測，如果無線網路中仍舊沒有活動的話，就將數據發(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據則回發(fā)一個ACK數據報，如果這個ACK數據報被接收端收到，則這個數據發(fā)送過程完成，如果發(fā)送端沒有收到ACK數據報，則或者發(fā)送的數據沒有被完整地收到，或者ACK信號的發(fā)送失敗，不管是那種現象發(fā)生，數據報都在發(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MACMAC接入協(xié)議的作用 信道接入協(xié)議是自組網設計、研究的主要技術難點之一，網絡的性能如吞吐量、容量、時延及功耗等性能依賴于所采用的MAC協(xié)議

15、。 AD HOC網絡是無線網絡，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、如何提高傳輸的可靠性就成為ad hoc網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自組網對信道接入協(xié)議的要求 1)高空間復用度 Ad Hoc網絡的優(yōu)點之一就是可以實現多對結點同時進行通信，實現頻率的空間復用，提高網絡的總吞吐量。 2)避免報文間沖突 由于采用了特殊的信道共享方式

16、，Ad Hoc信道接入協(xié)議要面臨報文沖突的威脅，嚴重影響信道利用率，特別注意數據報文的無沖突發(fā)送。 3)提供沖突解決方法 當報文沖突不可避免時，信道接入協(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自組網對信道接入協(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

17、hoc網絡中，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)送數據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)送數據時，先發(fā)送一個控制

18、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)送數據，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

19、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)送數據時，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)送數據。C向D發(fā)送RTS控制報文。

20、如果是單信道，來自D的CTS會與B發(fā)送的數據報文沖突，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)送數據，來自D的RTS報文會與B發(fā)送的數據報文在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！因為收發(fā)雙方無法成功握手。3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù))隱藏終端和暴露終端問題產生的原因 由于ad hoc網絡具有動態(tài)變化的網絡拓撲結構，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

21、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，網絡中的其它節(jié)點不一定都能收到，從而會出現“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網絡的影響 “隱藏終端”和“暴露終端”的存在，會造成ad hoc網絡時隙資源的無序爭用和浪費，增加數據碰撞的概率，嚴重影響網絡的吞吐量、容量和數據傳輸時延。 在ad hoc網絡中，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，就會產生時隙爭用沖突。受隱藏終端的影響，接收端將因為數據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（數據

22、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)點在數據發(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

23、式。 RTS/CTS方式是目前解決這個問題的主要趨勢，如已經提出來的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)送數據之前，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)送數據，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。即利用數據信道收發(fā)數據，利用控制信道收發(fā)控制信號。3. 隱藏終端和暴露

24、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據傳輸之前，先通過TS/CTS握手的方式與接收節(jié)點達成對數據傳輸的認可，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據傳輸造成碰撞。 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-

25、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)送數據，接收節(jié)點在接收完數據幀后，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的數據幀的長度，所以

26、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

27、HOC網絡中，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。 產生這個隨機時間的“種子”叫做退避計數器。退避計數器的值直接影響著產生的延遲時間的長短。 顯然，節(jié)點退避計數器的值越短，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，維護退避計數器的值是非常重要的。 常用退避算法包括二進制指數退避算法、倍數增線性減算法。3. 隱藏終端和暴露終端(續(xù))退避算法 1.二進制指數退避算法（BEB，B

28、inary Exponential Backoff） BEB 算法的Finc和Fdec函數如下: 其中,COUNTER 是退避計數器的值, MAX 和MIN 分別指退避計數器的最大和最小取值, 每次發(fā)生沖突時, 退避計數器的值加倍; 每次交互成功時, 退避計數器降至最小值MIN。 BEB 算法: Finc=min(2COUNTER,MAX), Fdec=MIN; BEB有兩個缺點: 1)當一次交互成功時,退避計數器的值就降到最低值, 不能正確反映信道的爭用狀況; 2)BEB會帶來不公平現象,一次交互成功后, 節(jié)點的退避計數器值降為最小, 而其他不成功的節(jié)點的退避計數器的值較大, 在后續(xù)的競爭中

29、, 退避計數器值小的節(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.倍數增線性減算法（MILD） 倍數增線性減(MILD,Multiplicative Increase Line Decrease)算法是對BEB 算法的改進,該算法的Finc 和Fdec 函數如下: Finc=min(COUNTER, MAX) ; Fdec=max(COUNTER-, MIN) ; 和是兩個可調節(jié)的參數 在MILD 中, 退避計數器的值是線性遞減的, 一次交互成功后,計數器的值減小,如果取值合理, 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

30、機會幾乎均等,實現了公平接入。發(fā)生沖突時, 退避計數器增加倍, 如果取值合理, COUNTER 也不會急劇增加。但MILD 也沒有完全消除不公平現象。4. Ad Hoc 幾種接入協(xié)議4.1 Ad Hoc接入協(xié)議的分類4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議4.3 Ad Hoc雙信道接入協(xié)議4.4 Ad Hoc多信道接入協(xié)議4.1 Ad Hoc接入協(xié)議的分類概述 經過對ad hoc網絡近20年的研究，研究人員提出了數十種信道接入協(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

31、求ad hoc網絡規(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協(xié)議進行劃分。4.1 Ad Hoc接入協(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)方主動的信道接入協(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)送數據時，先發(fā)送一個RTS控制報文來與接收者預約信道。大多數的信道接入協(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協(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 re

32、ceive）控制報文，發(fā)送節(jié)點如果有數據就直接發(fā)送。這種協(xié)議試圖通過減少控制報文的個數、降低握手開銷來提高網絡的吞吐量。這類協(xié)議包括MACA-BI(MACA by Invitation) 、RIMA(Receiver-initiated Multiple-Access).4.1 Ad Hoc接入協(xié)議的分類(續(xù))4.1 Ad Hoc接入協(xié)議的分類按照信道協(xié)議使用的信道數目，可劃分為： 1）基于單信道的信道接入協(xié)議 只有一個共享信道，所有的控制報文和數據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網絡有可能發(fā)生控制報文之間、控制報文和數據報文、數據

33、報文之間的沖突。一般來講數據報文要比控制報文長的多，數據報文的沖突會嚴重影響信道的利用率。所以，這種信道接入協(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據報文的沖突，即設計合適的沖突避免策略。 典型的基于單信道的ad hoc網絡信道接入協(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接入協(xié)議的分類（續(xù)）2）基于雙信道的信道接入協(xié)議 有兩個共享信道，分別為控制信道和數據信道?？刂菩诺乐粋魉涂刂茍笪?，數據信道只傳送數據報文。由于使用了兩個個不同的信道

34、，控制報文就不會與數據報文沖突。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，通過適當的控制機制，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網絡信道接入協(xié)議有： BAPU（basic access protocol solutions for wireless )無線基本接入協(xié)議方案 和 DBTMA（dual busy tone multiple access）雙忙音多重接入等。4.1 Ad Hoc接入協(xié)議的分類（續(xù)）3）基于多信道的信道接入協(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

35、制信道，也可以讓控制報文和數據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，消除數據報文的沖突，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協(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接入協(xié)議的分類（續(xù)） 需要指

36、出的是： 實際的接入協(xié)議可以是上述類型的混合體4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACAMACAMultiple Access Collision AvoidanceMACAMultiple Access Collision Avoidance MACA是第一個使用RTS-CTS控制報文握手來解決ad hoc網絡隱藏終端和暴露終端問題的信道接入協(xié)議。 MACA源于CSMA/CA(載波偵聽/沖突避免)。在CSMA/CA 接入協(xié)議中，發(fā)送者和接收者在發(fā)送數據前首先使用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網絡是有問題的：由于隱藏終端的存在，節(jié)點檢

37、測不到載波并不意味著信道空閑可以發(fā)送數據；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)送數據。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單信道接入協(xié)議MACA (續(xù))MACA 的基本思想 發(fā)送者發(fā)送數據前先向接收者發(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)送數據。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C

38、TS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)送數據，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單信道接入協(xié)議MACA (續(xù))4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACA (續(xù)) MACA 的基本思想4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACA (續(xù))4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACA (續(xù))錯誤的阻塞甚至會造成暫時的死鎖4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACA (續(xù))MACA的優(yōu)

39、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據，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幀的長度比數據分組短的多，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，如果數據本身很短，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，只有數據長度大于該門限，才發(fā)送RTS幀。 部分解決了隱終端問題4.2 Ad Hoc單信道接入協(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

40、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退避算法，如果某站的退避計數器值較大，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，造成餓死現象（不公平）。4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACAWMACAW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，增加了確認數據包，用RTS-CTS-Ds-Data-ACK實現媒質的沖突檢測。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：

41、改進1：退避計數器值拷貝實現公平。在發(fā)送數據分組時，分組頭部包含本站的退避計數器的值，收到分組的站可以將此值作為自己的退避計數器的值。這樣可以使兩者獲得相同的退避計數器的值，但傳輸完成后，所有的退避計數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象，但不能充分了解網絡的擁塞狀態(tài)，從而增加了分組沖突。4.2 Ad Hoc單信道接入協(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(COUNTER, MAX) ; Fdec=max(COUNTER-, MIN) ; =1.5、1 改進3：消息交互的改進 MACAW協(xié)議由

42、于在會話機制中加入了DS分組和ACK分組，所以逐跳傳輸的可靠性增加了，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單信道接入協(xié)議MACAW(續(xù))4.2 Ad Hoc單信道接入協(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)送數據報文。聽到

43、DS報文的結點知道自己是暴露終端，要延遲發(fā)送數據。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報文用于實現數據報文的鏈路層確認。4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議802.11DCFIEEE 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：準備傳送分組數據的移動站（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網絡為50s)內為空閑狀態(tài)，那么移動站將開始準備

44、傳送分組數據。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據。4.2 Ad Hoc單信道接入協(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

45、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。 這四種幀隙的時間關系及先后次序如下圖：4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議802.11DCF4.2 Ad Hoc單信道接入協(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，將再次傳送分組數據。退避機

46、制有助于避免沖突。 DCF的退避機制具有指數特征。對于每次分組傳送，退避時間以時隙為單位(時隙的整數倍)，統(tǒng)一地在0至n-1之間進行選取，n表示分組數據傳送失敗的數目。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單信道接入協(xié)議802.11DCF 對于每個成功接收的分組數據，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)送的分組數據。一旦分組數據傳送結束，發(fā)送移動站將在1

47、0s 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據，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單信道接入協(xié)議802.11DCF CSMA/CA的基礎是載波偵聽，802.11根據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。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

48、為網絡分配向量。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單信道接入協(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

49、數據報文（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單信道接入協(xié)議MACAW-BIMACA-BI協(xié)議 MACA-BI是基于MACA的收方主動的信道接入協(xié)議，只有接到RTR邀請的節(jié)點才能發(fā)送數據。 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（rea

50、dy 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，從而在高速、短距離的AD HOC網絡中提高了吞吐量。4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACAW-BI (續(xù))4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MACAW-BI (續(xù))4.2 Ad Hoc單信道接入協(xié)議MARCH MARCH (Multiple Access with reduced handshake)協(xié)議 MARCH(減少握手次數的多址接入)是一種旨在利用全向天線的廣播性來減少握手次數的信道接

51、入協(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報文實現握手。（注：CTS中已經含整個有路由信息）4.3 Ad Hoc雙信道接入協(xié)議DBTMA DBTMA（Dual Busy Tone Multiple Access）雙忙音多址接入協(xié)議 以前的幾種方法假設所有的相關節(jié)點都能聽到RTSCTS消息，但在高速移動的大型Ad hoc網絡中這種假設有時并不成立，當網絡負載很高時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協(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/CT

52、S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：數據信道和控制信道。數據報文在數據信道上傳輸，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據信道上接收和發(fā)送數據。 報文交互次序：RTS-CTS-DATA4.3 Ad Hoc雙信道接入協(xié)議DBTMA (續(xù))4.3 Ad Hoc雙信道接入協(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據，如果沒有聽到BTr信號，它可以發(fā)送RTS分組，并在發(fā)送

53、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)送數據，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，它開始傳送數據并發(fā)送BTt信號。當發(fā)送和接收數據完畢后，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據。4.3 Ad Hoc雙信道接入協(xié)議DBTMA (續(xù))4.3 Ad Hoc雙信道接入協(xié)議DBTMA (續(xù))4.3 A

54、d Hoc雙信道接入協(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實現了數據報文的無沖突，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雙信道接入協(xié)議BAPU BAPU (Basic Access Protocol Solution for BAPU (Basic Access Protocol Solut

55、ion for Wireless)Wireless) BAPU是在MACAW基礎上提出的基于雙信道的無線信道接入協(xié)議，可用于Ad Hoc網絡中，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，而數據報文DATA和ACK在數據信道上傳輸。 BAPU使用數據信道發(fā)送ACK報文，這樣導致暴露終端不能發(fā)送數據報文（ACK沖突，收不到ACK），隱終端不能接收數據報文（ACK干擾，不能發(fā)ACK），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網絡信道接入協(xié)議做了初步的嘗試，它并沒

56、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雙信道接入協(xié)議BAPU (續(xù))4.4 Ad Hoc多信道接入協(xié)議DCADCAdynamic channel assignment DCA的設計思想是使用一個固定信道傳輸控制分組，其它的信道傳輸數據分組。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據信道上同時監(jiān)聽。發(fā)送節(jié)點的RTS分組中含有發(fā)送節(jié)點根據其周圍的信道條件設置的數據信道信息。RTS的接收節(jié)點，決定數據信道的選擇并將該選擇放在CTS分組中。DATA和ACK在數據分組中傳輸。 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

57、，性能不是很好。當信道總數很小時，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，如果信道數量很大，控制信道成為了瓶頸，抑制數據信道的充分利用。4.4 Ad Hoc多信道接入協(xié)議HRMAHRMA (Hop Reservation Multiple Access) HRMA是使用低速調頻/直擴系統(tǒng)的多信道接入協(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)點經過RTS/CTS握手后，駐留在固定的跳隙上進行數據分組的傳輸，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絡中

58、采用。4.4 Ad Hoc多信道接入協(xié)議 MMACMMAC ( (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多信道接入協(xié)議MMAC (續(xù))802.11 PSM 協(xié)議 802.11 PSM協(xié)議工作于全互連網絡中。各節(jié)點

59、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多信道接入協(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

60、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多信道接入協(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