Performance Analysis of Topology-Unaware TDMA MAC Schemes for Ad-Hoc Networks with Topology

Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄｄ ｓｇ ｆ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｉ ｎｏ — ｏ ｌ ｐ ｔ ｏ ｔ ｇｐ ｏ ｏ ｏ Ａｄ ｈ ｃｍｕ ｔ ａｈｒ ｕ ｉ ｒ ｔ ｃ ｌ ｉ ｎ
ＬＩ Ｊｎ — ｉ ＬＥＩ ａ ， ＸＵ ｉ ｈ ａ ， ＹＡＮ ｕ ｐ ｎ Ｕ ｉｇ ｗｅ， ｏ Ｔ Ｈａ— ｕ ｎ ｃ Ｃｈ — ｉ ｇ
Ａ ．ｏ 网络多径路 由协议的研究与设计 ｄｈ ｃ
刘 经纬 ， 雷 涛 ， 徐 海 川 ， 鄢 楚 平
（ 华北计 算技 术研 究所 ，北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘 要 ： 目前 典 型 的 Ａｄｈ ｃ网络按 需 多径 距 离矢 量 路 由协议 （ 对 ．ｏ Ａ０ＭＤＶ 进 行 了研 究和 优 化 设 计 。优 化 后 的 协议 （ ｐ ） Ｏ － Ａ０ ＭＤｖ 保 留 了原协议 中建 立多径 无环路 由的思想 ，改进 了原协议 中建立链路 不相 交路 由等 不完善 的部 分 ， 出 了原协 议 ） 给 中未提及 的 细节 ， 降低 了协议 的复 杂性 ， 高 了协 议 的可 实现 性 。 提
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第 ２ 卷 第 １ 期 ８ ７
ＶＯ１２８ ． ＮＯ． ７ １
计 算 机 工 程 与 设 计
Ｃｏ ｕｅ ｇｎ ｅｉ ｇａ ｄＤｅ ｉｎ ｍｐ ｔｒ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｓｇ
２０ 年 ９ ０７ 月
Ｓｅ ｔ ０ ７ ｐ ．２ ０
ｍｕｔ ａ ｉａｃ ｅｔｒ 以下 将 分 别 介 绍 Ａ ＭＤ 协 议 的相 ｌｐｔ ｄｓ ｅｖ ｃ ） ｉ ｈ ｔ ｎ ｏ。 Ｏ Ｖ
关 研 究 、 ｐＡＯ Ｏ ． ＭＤＶ协 议 设 计 和 主 要 算 法 等 内容 。
１ 相 关研 究
Ａ ＯＭＤ Ｖ协 议 的 主 要 思 想 是 在 一 次路 由发 现 过 程 中计 算

销。
的节点不需要维持及 时准 确的路 由信 息 ， 需要转 发数 据时才 查找路 由， 路由开销小 ， 据传送 时延较 大， 适合 实时性 但数 不
需要 。大多数 操作 使用 的是 ｆ ｏｉｇ方 式或 １坚 持广播 方 ｌ ｄｎ ｏ ． 式， 就是传感器每个 节点把 自己接 受到的数 据包发送 给它的 所有 邻居节点 ， 这个 过 程一 直重 复直 到该分 组 到达 ｓ ｋ节 ｉ ｎ 点或该分组的生命 （ｖＬ， 感器网络中定义为最大跳数 ） １ｒ 传 到 期 。虽然 Ｒ Ｅ Ｒ Ｏ数据包的暴力 ｆ ｏ ｉ 方 式已保证 了 １０ ｌ ｄｎ ｏ ｇ ０％ 的可 到达率（ 网络 中所 有节 点接受 到数据包 ） 和最 大的路 由 自适应性 （ 发现所有 可能 的路 由）但 也产生 了所 谓 的“ 播 ， 广
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山西 电子 技 术 ２０ ０ ７年 第 １期
网络 时 空
ＡｄＨｏ — ｃ网络 中广播 技 术 的 可扩展 性 分析
孙艳峰 徐永安
（ 苏扬 州 大 学信 息工程 学 院 ， 苏 扬 州 ２ ５ ０ ） 江 江 ２０ ９
摘 要 ： ｄＨ ｅ无 线 网络 中 ， 过 ｌ跳 邻 点 的周 期 性 更 新 或 使 用反 应 式路 由协 议 来 发 现 路 由 。尽 管 反 应 式路 Ａ —ｏ 通 ，
先应式路 由协议 … 需要周期性广播路 由信息 ， １ 虽保持 了及 时 准确 的路 由信 息 ， 但路 由开销过大 。运行反应式路 由协议心 Ｊ
比率来决定是否转播 。文献 ［］ ， 出了根 据邻 点数 目 自 ４中 提 适应 阈值 调 整 的方 法 ， 果 表 明 ， 助 于 全 球 定 位 系 统 结 借
ｂｓｄ 和基础位 置方 法 （ ｃｔ ｎｂｓｄ 。这 些 方 法 中 ， ａｅ） １ ａｉ ．ａｅ ） ｏ ｏ 接受 点分别 比较预定义的 阈值与接受到的相 同数据包的数 目、 接 受点与源点之间的距离 的大小 和覆盖未 被广播 过的地 区的

的设计提 出了特殊的要求 。要想减少或消除报文的冲
点对点 的数 据 传送 、 步 、 同 纠错 以及 流 量 控 制 等心 。 ］ Ａ ｏ 网络的信道不 是普 通 的共 享广播 信 道而是 多 ｄＨ ｅ 跳共享的无 线广播 信道 即当一个节 点发送 信息 时 ， 只 有最近的相邻节点可 以收到 ， 而一 跳之外 的其他节 点
影响 。
图 ２ 暴 露终 端 问题
１１ 数据 链路层对 Ａ ｅ网络中 Ｔ Ｐ性能的影响 ． ｄＨｏ Ｃ 数据链 路层解 决 的主 要 问题包 括介质 介人控 制 ，
Ａ ｏ ｄＨ ｃ网络这种特殊的信 道共享方式 ， 目前 被广 泛使用 的那些信 道接人 技术很 难完 全适 用于 Ａ ｏ ｄＨ ｃ 网络 ， 因此必须为它设 计专 门的信道接 人协议 。隐藏 终端 和暴露终端 的存 在为 Ａ ｏ ｄＨ ｃ网络信 道接入 协议
ｏ ｆＴＣＰ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｎ ＡｄＨｏ ｅｗｏｋ 。 ａ ｅ ｎｔｅ ｐｏｏ ｏ ａ ｅ 。ｔａ ａｙ ｅ ｅｅ ｅｔｏ ｅ ｒ ｎ ｅｉ ｃｎ ｔ ｒｓ ｂ ｓｄ ｏ ｒ ｔｃ ｌｌｙ ｒ ｉ ｎ ｌ ｚｓｔ ｆ ｃ ｎ ＴＣＰ ｐ ｒｏ ａ ｃ ａ ｓｄ ｂ ａ ｈ ｌｙ ｒ ｆ ｈ ｈ ｅｆ ｒ ｎ ｅｃ ｕ ｅ ｙ ｅｃ ａ ｅ 。 ｍ
Ａ ｏ 网络也必然采 用它 。然而 ，Ｃ ｄＨ ｃ Ｔ Ｐ是基 于传 输链 路误码率很低 ， 路是准静态 的这个假设设计 的， 链 因而 它不能辨别出数据包丢 失是 由于 网络拥 塞 ， 由失效 路 或链路故障所导致 的， 只是简单 的将包 丢失看做 是 网 络拥塞的结果以启动拥 塞控制 的过程 ： 时重传 未被 超 确认的数 据包 ， 定时器指数退避 的重新传输 ， 并减小窗 口的大小 ， 甚至还会进 入慢启 动过程 ， ｌ 这些都不是我们 所 希望的 。当路 由失效 时 ， 重传 的分组不 能到达 目的 节点 ， 而且浪费了链 路带 宽 ； 当路 由恢 复时 ， 由于慢启 动机制 ， 吞吐量仍 会很 低 。即传统 的 Ｔ Ｐ协议 在 Ａ Ｃ ｄ

的MAC协议。协议假设所有节点之间都是时间同步的，节点发送
的消息由多个固定长度的分组组成，每个消息都有生存时间的限 制，消息产生后必须在给定时间内发送出去，否则该消息即使发
送出去也没有意义。时间被划分为连续的长度相同的时槽，时槽
长度是发送一个固定分组需要的时间。
5.4.4 TRAMA协议
流量自适应介质访问(traffic adaptive medium access，TRAMA)协议 将时间划分为连续时槽，根据局部两跳内的邻居节点信息，采用分布式选举 机制确定每个时槽的无冲突发送者。同时，通过避免把时槽分配给无流量的 节点，并让非发送和接收节点处于睡眠状态达到节省能量的目的。TRAMA协 议包括邻居协议NP (neighbor protocol)、调度交换协议SEP (schedule exchange protocol)和自适应时槽选择算法AEA (adaptive electional gorithm)。
源站点 数据 SIFS 目的站点 DIFS 竞争 其他站点 等待时间 数据 t ACK
图5-5
DCF基本访问模式
2．RTS/CTS访问机制
如图5-6所示。DCF可利用RTS和CTS两个控制帧来进行信道预约。
RTS/CTS访问机制工作原理如图5-7所示。
DIFS 源站点 SIFS SIFS 目的站点 DIFS NAV等待时间（CTS响应帧） 其他站点 NAV等待时间（CTS响应帧） 竞争期 数据包 选退 避 CTS SIFS ACK RTS 数据包
活动 睡眠 S-MAC （a)S-MAC协议的基本机制
活动
睡眠 TA TA
TA T-MAC
（b)T-MAC协议的基本机制 图 5-12 S-MAC和T-MAC的基本机制