Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中基于低控制開銷的多信道MAC協(xié)議研究.pdf

1、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種無中心控制節(jié)點(diǎn)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)需要合理的媒體接入控制協(xié)議(MAC)以保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的無沖突通信。根據(jù)可用信道數(shù)可將MAC協(xié)議分為兩種，一種是單信道MAC協(xié)議，另一種是多信道MAC協(xié)議。在傳統(tǒng)的單信道MAC中，所有節(jié)點(diǎn)的控制報(bào)文與數(shù)據(jù)報(bào)文僅能在同一信道中傳輸，因而在負(fù)載較大時(shí)數(shù)據(jù)沖突頻發(fā)，網(wǎng)絡(luò)吞吐量迅速降低；多信道MAC協(xié)議將信道帶寬劃分為邏輯上獨(dú)立的多個(gè)子信道，使得多個(gè)節(jié)點(diǎn)能同時(shí)在不同信道上并行傳輸數(shù)據(jù)，

2、既增加了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，又降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，相比單信道MAC協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)性能上具有明顯優(yōu)勢。因此越來越多的學(xué)者將研究熱點(diǎn)集中到多信道MAC協(xié)議。
　　本文針對(duì)多信道MAC協(xié)議中的多信道隱終端和控制信道瓶頸問題，在研究現(xiàn)有基于信道表(如DCA、MMAC)類和Meshhadany提出的非基于信道表類的信道分配機(jī)制基礎(chǔ)上，提出兩種改進(jìn)的多信道MAC協(xié)議，具體如下：
　　首先，借鑒非信道表類信道分配算法，提出一種低控制開銷的多信道MAC協(xié)議

3、—LCO-MAC(Low Control Overheads-MAC，LCO-MAC)。該協(xié)議將可用信道(包括控制信道)一一對(duì)應(yīng)到控制時(shí)段的幀內(nèi)時(shí)隙上，節(jié)點(diǎn)在控制時(shí)段內(nèi)發(fā)送RTS幀申請(qǐng)信道，然后根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)CTS幀時(shí)所處時(shí)隙編號(hào)便可成功獲取信道。
　　其次，由于工作在 LCO-MAC協(xié)議的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)僅配備一個(gè)半雙工收發(fā)機(jī)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)工作在數(shù)據(jù)信道時(shí)將不能監(jiān)聽控制信道，從而導(dǎo)致“聾”問題現(xiàn)象。為此論文對(duì)LCO-MAC進(jìn)行改進(jìn)，針對(duì)配備

4、兩個(gè)收發(fā)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，引入RES幀，這樣允許節(jié)點(diǎn)能夠在數(shù)據(jù)信道收發(fā)時(shí)，監(jiān)聽控制信道利用RES幀更新節(jié)點(diǎn)通信狀態(tài)。
　　最后，對(duì)基于信道表類(DCA及 MMAC)和非信道表類(TSMD-MAC、LCO-MAC)的多信道MAC協(xié)議進(jìn)行NS2仿真比較。結(jié)果表明，LCO-MAC控制開銷最低，在信道數(shù)較大時(shí)，相比其他協(xié)議，LCO-MAC在網(wǎng)絡(luò)吞吐量、數(shù)據(jù)包平均時(shí)延及解決控制信道瓶頸問題能力方面均具有明顯優(yōu)勢；在信道數(shù)較小時(shí)，相比MMAC及DCA