移动Adhoc网络MAC接入综述

整个领域及未来的研究方向作了简要的总结和说明。
【关键词】移动Ａｄ Ｈｏｃ’网络（ＭＡＮＥＴ） ＭＡＣ
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Ａ Ｓｕｒｖｅｖ ｏｆ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ盘ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ Ｈｏｃ ＮｅｔｗＯｒｋｓ
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ＭＡＮＥＴ研究的主要方向为ＭＡＣ协议、网络协议、网 络安全等方面。ＭＡＮＥＴ ＭＡＣ协议设计的目的大致可以 分为高的信道利用率、节点低功耗、可重置、公平性、支 持优先级、支持不同类节点、支持分布操作、支持ＱｏＳ等。 本文首先介绍了ＭＡＮＥＴ信道的特点，然后对其ＭＡＣ协
收稿日期；２００５一¨６
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ＨＲＭＡｌ７１是一个基于ＦＨｓｓ的无线ＭＡＣ协议，它应用 了慢跳频中整个数据包在一跳内传送完的性质。ＨＲＭＡ不 需要载波侦听，应用了一个通常的跳频序列，并且允许一 对节点保留一个频率用于交换ＲＴｓ—ＣＴｓ。
３．３发送端使能与接收端使能 在一般协议中，发送端发送ＲＴｓ后立即转入接收ＣＴｓ 状态，ＭＡｃＡ—ＢＩ…是一个接收端使能的协议，也就是接收 端主动轮询邻居节点，这就减少了控制信息的转换次数并 且可以有效避免冲突。与其它协议不同，ＭＡｃＡ—ＢＩ用两 路交换（ＲＴＲ—ＤＡＴＡ）代替三路交换（ＲＴＳ—ＣＴＳ—ＤＡＴＡ）， 节约了交换时间。由于发送端在接收到ＲＴＲ之前不能发送 任何数据，所以接收方必须有一个预测算法来估计何时发 送ＲＴＲ，算法的效率决定整个网络的效率。此外，作者还 提出了一种数据在发送端排队的方式。 Ｙ．Ｙａｎｇ等提出了一种综合收发端使能的方案，发送 节点发送ＲＴｓ而没收到回应的次数超过规定次数的一半时 转入收端使能模式。另外一种综合使能方案是接收端在超 负荷时发送一个负ｃＴＳ信号指示拥塞，然后收发双方就进 入接收端使能的模式，当拥塞缓解后双方再次进入发端使 能的模式。 ３．４拓扑结构 网络的拓扑结构可以分为集中式、平坦式和簇状。根 据其特性，ＭＡＮＥＴ只能采用后两者。 平坦式拓扑结构就是节点无中心，每个节点通过握手 或载波侦听相对独立地发送数据，通常其通信可以分为单 跳或多跳。单跳通信是指每个节点只和相邻节点联系，多
发送节点发送一个包含ＰｃＬ的ＡＴＩＭ包给接收方，接 收方将对方的ＰＣＬ和自己的比较后选择一个信道，然后回 送ＡＴｒＭ—ＡＣＫ。如果这个信道在发送方可用，就回送 ＡＴＩＭ—ＲＥｓ，每一个检测到ＡＴＩＭ—ＡｃＫ和ＡＴＩＭ—ＲＥｓ 的节点都要更新自己的ＰＣＬ。然后双方就可以交换ＲＴｓ— ＣＴｓ传送数据。如果所选择的信道在发送方不可用，就要 等下一个时隙再选择另外的信道。
３．５功率损耗控制 Ｒａｇｈａｖｅｎｄｒａ和Ｓｉｎｇｈ提出的ＰＡＭＡｓ是将控制信 号和数据分开传送，发送端在接收端忙或者邻居节点在通 信的情况下进入休眠模式。作者也指出了一些把这个方案 和类似ＦＡＭＡ协议相结合的策略。 ＩＥＥＥ８０２．１ｌ ＤＣＦ模式有功率控制机制，每个节点 必须在时隙始端工作一段时间，这个时间就叫做ＡＴＩＭ窗 口，它用来声明将要传送的数据包状态，ＡＴＩＭ—ＡＣＫ也 在同一个时隙中回应。研究表明，如果ＡＴＩＭ窗口的大小 固定，将导致能量消耗和传送效率的降低。Ｊ ｕｎｇ和 Ｖａｉｄｙａ提出了基于休眠和工作模式的ＤＰｓＭｆ９】方案，它是 ＩＥＥＥ８０２．１１的改进，采用动态大小ＡＴＩＭ窗口来延长节 点的休眠时间。 在ＰＣＭ¨ｏ｜中，ＲＴＳ和ＣＴｓ用最大功率发送，数据和 ＡＣＫ包用收发方所需的最小功率发送，发送节点周期性 用最大功率发送，以避免其周围的节点检测不到载波而降 低数据传送效率。ＰＣＭ的缺点是必须精确估计接收信号 的能量，所以动态的无线信道必定降低其性能，另一个缺 点是不易采用功率变换。 Ｍｏｎｋｓ等提出的Ｐ ＣＭＡ通过交换ＲＴＰｓ—ＡＴＰＳ来决 定接收端所需的最小发射功率。协议中采用两个信道，一 个用来指示忙信号，另一个用来传送控制信令和数据。接 收方用一个周期脉冲指示忙信号，信号的强度向其它节点 说明所能容忍的噪声强度。传送数据的同时进行载波侦听 是一个很复杂的操作，很难避免ＡｃＫ冲突，这被认为是 采用此种方式的一个公开性问题。 ３．６采用有向天线协议 采用全向天线的弊端是所有在接收节点范围内的节点 在它接收数据时必须保持沉默。采用有向天线可以提高增 益和复用比，但是有向天线也有设备的复杂度大、成本高 和要求设计新的协议等缺点，应用前景是军用车辆通信。 （１）８０２．１１类有向天线协议。Ｄ—ＭＡＣ…１协议是对 ＩＥＥＥ８０２．１１的扩展，这里ＲＴＳ，ＤＡＴＡ和ＡＣＫ有向发
ＦＡＭＡ和ＭＡＣＡ不同，它要求每一个节点在发送数 据前了解基本的传输环境，要求同时在发送端和接收端进 行冲突检测。为了获知传输环境，发送节点用非持续包侦 听（ＮＰｓ）或者非持续载波侦听发送ＲＴｓ，接收节点回送的 ＣＴＳ中包含发送节点的位置信息，从而侦听到ＣＴＳ的节点 就了解了基本的传送环境。
３．２多信道协议 （１）单数据信道协议。ＤＢＴＭＡ【３１的基本思想是将信令 信道和数据信道分离，在发送ＲＴｓ后在两个窄信道上分别 传送两个忙信号以保护ＲＴＳ和数据包。ＲＴＳ发收方分别建 立一个发送忙（ＢＴｔ）和接收忙（ＢＴｒ）信号，检测到此信号的 节点延迟其ＲＴＳ发送。但是ＤＢＴＭＡ并不回送ＡＣＫ确认， 并且此方案增加了硬件复杂度。 Ｒａｇｈａｖｅｎｄｒａ等提出的ＰＡＭＡＳ【９ｌ基本思想是ＲＴＳ— ＣＴｓ在信令信道上传输，数据在相对独立的信道上传送。同 时其采用了功率控制技术，为了避免重复我们将在功率控 制部分讨论。 Ｔｓｅｎｇ等提出的ＤＣＡ—ＰＣ【５１是对ＤＣＡ【４１协议的改进， 它考虑了功率控制和多信道接入，每个节点有两个半双工 发送机，并且信道被分成控制信道和复用数据信道，一个 发送机在控制信道上用最大功率交换控制信息，另一个控 制数据信道的数据传送和功率控制。 （２）多数据信道协议。Ｍｕｌｔｉ ｃｈａｎｎｅｌ ＣＳＭＡ ＭＡＣ ｐｒｏｔｏｃ０１㈨方案由Ｎａｓｉｐｕ ｒｉ等提出，基本通过ＦＤＭＡ或 ＣＤＭＡ将信道带宽分为Ｎ部分，节点在发送时先侦听它以
送，但是当发送节点的每个有向天线都没有被阻挡时就采 用全向天线发送。这个协议的目的是降低包冲突的概率。 多跳ＲＴＳ ＭＡＣ（ＭＭＡＣ㈣）协议利用有向天线的高增益和 抗干扰性，通过多跳发送ＲＴｓ，建立联系后ｃＴｓ、数据 和ＡＣＫ都通过有向天线发送，这样在一跳之内可以完成 通信。
ＴｏｎｅＤＭＡｃ【１２１协议试图通过向被阻的发射机指示盲 信号来增加公平性，收到的节点就能判断自己处于某个节 点的盲区。但是这就需要解决发送者识别的问题，作者建 议通过使节点掌握邻居的位置信息来降低指示信号不匹配 的概率。ＤＶｃｓ¨３１采用ＲＴＳ／ＣＴＳ有向交换并且每个节点 有一个由定时器控制的ＤＮＡＶ表，表里记录了侦听到的 节点位置信息，以作发送参考方向。如果目的节点的位置 信息没有定时更新或者根本就没有接收到过它的任何信 息，那么发送节点就全向发送ＲＴＳ。
前用过的信道，如果忙则随机选取另外的空闲信道，如无 空闲信道，则转入等待状态。此方案被证明比单信道ＣＳＭＡ 更有效。
ｓｏ和Ｖａｉｄｙａ提出了采用动态选择多信道ＭＭＡＣｌ棚的 方法，它是对８０２．１１ＤＣＦ的改进，每一个时隙首部都有一 个ＡＴＩＭ窗口，这个窗口用来交换信道使用信息以使节点 间同步。每个节点都得到一张信道列表（ＰｃＬ），里面记录了 它传送范围内所使用的频率，并且可以对这些信道进行优 先级排序。
通信技术
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移动Ａｄ Ｈｏｃ网络ＭＡＣ协议综述
安红章谢上明 （现代通信国家重点实验室，成都６ １ ００４１）
【摘 要】移动Ａｄ Ｈｏｃ网络（ＭＡＮＥＴ）是移动节点自组织网络，由于特殊的应用环境成为现今研究的热点。文章对
ＭＡＮＥＴ物理信道的特点作了描述并对其ＭＡＣ协议进行了归类和详细介绍，同时分析了各种协议的优缺点，最后对
移动节点一般都是电池供电，冲突和重发消耗大部分 能量，所以ＭＡＣ协议的设计要减少冲突的概率，通过将能 量合理分配使每个发送节点以接收节点刚好接收到的功率 发送数据和及时休眠，也是需要考虑的能量管理措施。不 同的信道接入机会导致公平问题，现在一般都采用回退机 制控制信道接入，但均倾向于某一类节点，导致接入机会 不等。同时，节点位置和信息流量不同也导致接入机会不 等。
万方数据
信息安全与通信保密·２。。６·，１ １１３
通信技术
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跳通信主要是考虑了功率利用有效性，例如采用有向天线 可以在一个特定的方向传送信号，如果此时采用单跳传送 必然导致功率的浪费。
簇状拓扑结构是指将整个网络分成若干簇，从每个簇 中临时选取一个簇头进行管理。采用簇状结构的优点是减 轻了节点的负荷。关于簇的研究一般分为怎样选取簇头、 簇的维持和信道接入三个方面。常用的簇头选取方法有最 小ＩＰ值、节点间距离、电池能量、移动性和连通性、加 入簇的顺序蕾谬霓誊。辑究雳匈；移动
通信，缳密通信。谢童骧。ｌ够奉枣鬟，麟怒嚣。孵爨方两：曝ｉ
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