Ad Hoc网络的研究现状与发展

第５卷第１期　２００６年３月　长沙通信职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖ　０１．５　Ｎｏ．１　Ｍａｒ．２００６　

Ａｄ　Ｈｏｃ　网络联合物理层ＭＡＣ协议设计研究　

崔建水，习勇，魏急波，马东堂　（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）　【摘要】无线Ａｄ　Ｈｏｃ网络以其独特的优势引起了人们的关注，但要发挥其作用需要有效的ＭＡＣ协议的支持。文章指出　面向无线局域网的８０２．１１协议不能很好地适用于具有分布式及多跳特性的无线Ａｄ　Ｈｏｅ网络。文章论述了多信道的、发送功牢　控制的、节能的、开发信道分集的等各种结合物理层技术的ＭＡＣ协议的最新进展，说明了其设计方法与途径，Ｊ｛　提　了进　步可　能需要研究的问题。　【关键词】无线Ａｄ　Ｈｏｅ网络：ＭＡＣ协议；物理层　【中图分类号１　ＴＮ９２　【文献标识码】　Ａ　【文章编号１　１６７１—９５８１（２００６）一０１—００２３—０６　

Ｍｅｄｉａ　ａｃｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ｆｏｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｄ　Ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋ：ｉｓｓｕｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｌａｙｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　一　一　一　一一　ＣＵＩ　Ｊｉａｎ－ｓｈｕｉ，ＸＩ　Ｙｏｎｇ，ＷＥＩ　Ｊｉ—ｂｏ，ＭＡ　Ｄｏｎｇ—ｔａｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕ＇ｎａｎ，Ｃｈｉｎａ　４　１　００７３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　ＷＬＡＮ，Ｔｈｅ　ＩＥＥＥ　８０２．１　１　ＭＡＣ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔｏ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｄ　Ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｙｐｉｃａｌｌｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ－ｈｏｐ．　Ａ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ＭＡＣ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｄ　Ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｗｅ　ｐｏｉｎｔ　ｏｕｔ　ｓｏｍｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ａｄ　Ｈｏｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＭＡＣ；ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｌａｙｅｒ　ｌ　引言　近年来，无线Ａｄ　Ｈｏｅ网络引起了人们的高度　关注。Ａｄ　Ｈｏｅ网络是由一组带有无线收发装置的移　动终端组成的一个多跳的临时性自治系统。这种网　络不需要中心控制以及基础设施支持便能够快速地　布置使用。Ａｄ　Ｈｏｅ网络最初设计应用于军事、灾难　现场等紧急通信等场合，但由于其简单快速布置的　特性，目前被广泛地研究并应用于无线传感器网络　（ＷＳＮ）、个人局域网（ＰＡＮ）以及常规的无线网络　中。　与传统的无线局域网或蜂窝网络不同，无线Ａｄ　Ｈｏｅ网络是无中心控制的自组织、分布式的多跳网　络，网络拓扑结构具有多变性，节点能量具有受限性，　并且存在隐藏终端与暴露终端问题。无线Ａｄ　Ｈｏｃ　网络的这些特性给设计者带来了一系列挑战，其中　包括ＭＡＣ协议的设计。ＭＡＣ协议是用于解决多个　节点之间有序并有效的访问共享传输媒介的一种协　议，ＭＡＣ协议对无线Ａｄ　Ｈｏｃ网络的路由以及传输　协议有极大的影响ｌ　。　基于无线局域网的ＩＥＥＥ　８０２．１１协议以其简易　性、健壮性得到了广泛应用，并进一步成为无线Ａｄ　Ｈｏｅ网络的ＭＡＣ协议事实标准。然而由于无线Ａｄ　Ｈｏｅ网络的特殊性以及人们日益增长的对带宽的要　求，现有的８０２．１１协议并不能很好的适用于无线　【收稿日期】２００５—１２—１６　［作者简介】崔建水（１９７２一），男，河北定州人，国防科学技术大学硕士研究生，研究方向：战术电台互联网。

科技信息．　计算机与网络　

Ａｄ　Ｈｏｃ网络晌ＭＡＣ协议研穷　

西安建筑科技大学建筑设计研究院重庆分院　刘剑斌　中冶赛迪集团　王国交　

［摘要］ＡｄＨｏｃ网络是由一组自主的无线节点或终端相互合作而形成的，独立于固定基础设施的分布式网络。在单信道条件下，所　

有移动节点共享一个无线信道，需要有效的ＭＡＣ层协议来协调各节点对信道的访问。在分析已有ＡｄＨｏｃ网络ＭＡＣ协议的基础　

上，着重分析信道接入的公平性和信道利用率等问题；进而提出一种动态时延退避方案，以提高ＡｄＨｏｃ网络信道接入的公平性并　

改善网络的吞吐量。　

［关键词］Ａｄ　Ｈｏｃ网络　介质访问控制　退避算法　公平性　吞吐量　

０．引言　Ａｄ　Ｈｏｃ网络是多跳无线自组织网络，其信道接人层协议的功能是　控制节点的信息传输对信道的占用，保证网络的整体性能。Ａｄ　Ｈｏｃ网络　

中，移动节点既是通信终端，义充当相邻节点的路由器，通过节点转发　实现源节点和目的节点之间的通信。由于Ａｄ　Ｈｏｅ网络是多跳共享广播　

信道，传统的基于广播信道的多址接入技术无法直接应用到Ａｄ　Ｈｏｃ网　络中；所以Ａｄ　Ｈｏｃ网络研究的关键技术之一就是介质访问控制（ＭＡＣ）　

协议的设计。ＭＡＣ协议对通信ＱＯＳ、网络容量和复杂度、无线终端复杂　度等都有重要影响。设计ＭＡＣ协议时首要考虑的问题是移动终端通过　共享有限的无线信道资源来实现业务接入，实现数据高速传输和提高　

信道利用率；同时时延和公平性Ｉ　１也是该协议设计必须要考虑的因素。　１．Ａｄ　Ｈｏｃ网络的ＭＡＧ协议的主要功能　Ａｄ　Ｈｏｃ网络的ＭＡＣ协议的最主要的功能是介质接人控制，实现对　

多节点随机接人分组传输的管理。它主要解决的问题包括：载波侦听和　冲突避免，隐藏终端和暴露终端问题，还要考虑对Ｑｏｓ的支持。　

Ａｄ　Ｈｏｃ网络不存在中心控制节点，各节点处于平等地位，因而需要　有介质访问控制协议来控制各节点接入信道的能力，即信道访问的公　

平性问题。对信道的公平访问起着关键作用的是退避算法。在ＣＳＭＡ系　列的随机接人技术中，为了减少重发时再次发生冲突的可能性，当发生　报文冲突时，发送节点要延迟一段随机时间后在重新发送，这一技术称　

技术交流　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　Ａｄ　ｈｏｅ网络路由协议的研究综述　数据通信２００７．５　祝丽丽吴蒙（南京邮电大学通信与信息工程学院南京２１０００３）　摘要：介绍了传统的平面Ａｄ　ｈｏｃ路由协议，包括先验式和主动式路由协议；概述了针对Ａｄ　ｈｏｃ的特　殊网络特点的路由协议，主要是基于能量和基于Ｑｏｓ的Ａｄ　ｈｏｃ路由协议并分析了针对ＡｏＤｖ改进的协议一　Ａｎｔ－ＡＯＤＶ和健壮型ＡＯＤＶ。　‘　关键词：Ａｄ　ｈｏｃ；路由协议；Ａｎｔ—ＡＯＤＶ；健壮型ＡＯＤＶ　Ａｄ　Ｈｏｅ网络是一种不需要任何基站或固定基础　设施的多跳无线网络，具有独立组网、自组织、动　态拓扑、无约束移动、多跳路由等众多特点，能够　快速地布设局部通信网络。近年来，Ａｄ　ｈｏｅ网络研　究得到了很大的发展，尤其是对网络路由协议的研　究已经逐步成熟。　１传统的Ａｄ　ｈｏｃ路由协议分类　现有的Ａｄ　ｈｏｅ网络路由协议大致可以分为先验　式和反应式。　１．１先验式路由协议　先验式路由协议又被称为表驱动路由协议，是一　种基于表格的路由协议。每个节点维护一张包含到　达节点的路由信息的表格，并根据网络拓扑的变化　随时更新路由表，所以路由表可以准确地反映网络　的拓扑结构，源节点一旦要发送报文，可以立即获　得到达日的节点的路由。不同的先验式路由协议区　别在于拓扑更新消息在网络中传播的方式和需要存　储的表的类型。图１是现有的部分先验式路由协议。　图１先验式路由协议　１．２反应式路由协议　反应式路由协议，又称按需路由（Ｏｎ　Ｄｅｍａｎｄ　Ｒｏｕｔｉｎｇ），是一种当需要时才查找路由的路由选择方　式。节点不需要维护及时准确的路由信息，当需要　发送数据时才发起路由查找过程。为了提高效率，节　点可以将找到的路由保存在缓存中供后续发送使　用。图２是现有的部分反应式路由协议。　｝反应式Ｉ　ｒ—　——’　？　露上　习　图２反应式路由协议　３８｝收稿日期：２００７—０８—２４　一　禹　一　蓄Ｌ　ｒ　—

第２８卷第１２期　２０１１年ｌ２月　计算机应用研究　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　ＶｏＩ．２８　Ｎｏ．１２　Ｄｅｃ．２０１１　

Ａｄ　ｈｏｃ网络时钟同步研究　

漆璐，陈旰　

（西北工业大学自动化学院，西安７１０１２９）　

摘要：为解决时钟同步方案存在依赖特殊节点以及算法精度不高等问题，在组网过程与自组网互同步相结合　

的基础上，完成网络节点的时钟同步，并通过测量网络延迟以提高同步精度。方案在一跳场景下验证，可将误差　

维持在１５　ｓ左右，提高了同步精度，并且本方案不需要特殊节点，各个节点只需要收到一个同步帧就可以自发　

地调整时钟，同步帧的开销小、实现简单，适用于多跳和灵活易变的Ａｄ　ｈｏｃ网络。　

关键词：Ａｄ　ｈｏｃ网络；时钟同步；组网与互同步；同步精度　

中图分类号：ＴＰ３９３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—３６９５（２０１１）１２—４７０２—０３　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３６９５．２０１１．１２．０８０　

Ａｄ　ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｌｏｃｋ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　

Ｑｌ　Ｌｕ，ＣＨＥＮ　Ｗ“　

（Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１０１２９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｃｌｏｃｋ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ａｒｅ　ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ　ｏｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｎｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｎｏｔ　ＳＯ　ｈｉｇｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｍｕｔｕａｌ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｔｏ　ａｄｊｕｓｔ　ｆｏｒ　ｃｌｏｃｋ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｅｌａｙ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ　ａｔ　１５　Ｏ，ｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｎｅ・ｈｏｐ　ｓｃｅｎｅ，ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ．Ａｎｄ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｄｉｄ　ｎｏｔ　ｒｅｑｕｉｒｅ　ｅｓｐｅｃｉａｌ