第4节 Ad hoc几种接入协议
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更新于2008-05-15 10:05:43

3.4.1 Ad Hoc接入协议的分类

概述
经过对ad hoc网络近20年的研究,研究人员提出了数十种信道接入协议。这些协议具有各种不同的设计目标,使用了各种不同的信道复用技术,也对应用环境做了各种不同的假设,在一定程度上解决了不同环境下信道的接入问题,但是都存在一定的局限性,一般都要求ad hoc网络规模较小,移动性较弱。对这些协议分类是非常困难的。我们按照两种基本方法对信道接入协议进行划分。

 

按照信道接入时握手协议的发起者可划分为

发方主动的信道接入协议:由发送节点主动发起信道预约,即发送者要发送数据时,先发送一个RTS控制报文来与接收者预约信道。大多数的信道接入协议属于此类,如MACA(multiple access collision avoidance)带冲突避免的多重 接入、MACAW(MACA for wireless LAN)等。

收方主动的信道接入协议:由接收者发起信道预约,接收节点主动向发送节点发送RTR(ready to receive)控制报文,发送节点如果有数据就直接发送。这种协议试图通过减少控制报文的个数、降低握手开销来提高网络的吞吐量。这类协议包括MACA-BI(MACA by Invitation) 、RIMA(Receiver-initiated Multiple-Access).

按照ad hoc网络信道协议使用的信道数目,可划分为

基于单信道的信道接入协议


只有一个共享信道,所有的控制报文和数据报文在同一个信道上发送和接收。受传播时延、隐终端和节点移动性等因素的影响,单信道的ad hoc网络有可能发生控制报文之间、控制报文和数据报文、数据报文之间的冲突。一般来讲数据报文要比控制报文长的多,数据报文的冲突会严重影响信道的利用率。所以,这种信道接入协议的主要目标之一就是通过使用控制报文尽量减少甚至消除数据报文的冲突,即设计合适的冲突避免策略。


典型的基于单信道的ad hoc网络信道接入协议MACA 、MACAW 、IEEE 802.11DCF 和FAMA (Floor acquisitionMultiple Access)基站捕获的多重接入等。


基于双信道的信道接入协议


有两个共享信道,分别为控制信道和数据信道。控制信道只传送控制报文,数据信道只传送数据报文。由于使用了两个个不同的信道,控制报文就不会与数据报文冲突。双信道在解决隐藏终端和暴露终端问题上具有独特的优势,通过适当的控制机制,可以完全消除隐藏终端和暴露终端的影响。


典型的基于双信道的ad hoc网络信道接入协议有BAPU(basic access protocol solutions for wireless )无线基本接入协议方案和DBTMA(dual busy tone multiple access)双忙音多重接入等。

基于多信道的信道接入协议

由于有多个信道,相邻节点可以使用不同的信道同时通信。在使用多信道的情况下,接入控制更加灵活。可以使用其中一个作为公共控制信道,也可以让控制报文和数据报文在一个信道上混合传送。这种MAC协议主要关注的问题:信道分配和接入控制。信道分配负责为不同的通信 节点分配相应的信道,消除数据报文的冲突,使尽量多的节点可以同时通信。接入控制负责确定节点接入信道的时机、冲突的避免和解决等。


典型的基于多信道的信道接入协议有:HPMA ( hopreservation multiple access)跳隙预留的多重接入、multiplechannelCSMA 、DCA ( dynamic channel assignment ) 、MMAC(multi-channel MAC)等。


需要指出的是: 实际的接入协议可以是上述类型的混合体

 

3.4.2 Ad Hoc单信道接入协议-MACA

MACA—Multiple Access Collision Avoidance

MACA是第一个使用RTS-CTS控制报文握手来解决ad hoc网络隐藏终端和暴露终端问题的信道接入协议。

MACA源于CSMA/CA(载波侦听/冲突避免).在CSMA/CA 接入协议中,发送者和接收者在发送数据报文前首先使用RTS-CTS控制报文握手。目的是通知接收者做好接收数据的准备。


CSMA/CA用在ad hoc网络是有问题的:由于隐藏终端的存在,节点检测不到载波并不意味着信道空闲可以发送数据;由于暴露终端的存在,节点检测到载波也并不意味着信道忙不能发送数据。即载波监听的结果不一定有用。


由于上述问题,为了简化硬件的设计,降低硬件实现的复杂度,MACA建议不使用载波监听。CSMA/CA去掉载波监听就成了MACA。


MACA 的基本思想

发送者发送数据前先向接收者发送RTS控制报文,RTS帧中包含将要发送的分组的长度。接收者收到RTS后,回送CTS报文,并将长度消息捎回;收到CTS后,发送者开始发送数据。收到RTS的其它节点在一段时间内不能发送任何消息,以保证发送者能够接收并响应CTS分组。听到CTS 的节点,知道在它的通信范围内有站要接收某种长度的分组,通过实施退避算法延迟发送来避免冲突。发送站只有在收到对方回送的CTS后才能发送数据,如果没有收到CTS,则认为RTS因为冲突被破坏,然后执行二进制指数退避算法BEB,延迟重发RTS。

关键就在于阻塞(BLOCKING)邻居节点.

 

 

 


 

 

MACA的优点

提高了无线信道的利用率

当采用普通的CSMA技术时,一旦发生冲突,冲突的各方都需要重传数据,这样就降低了无线信道的利用率。采用MACA协议,尽管仍然有可能发生RTS帧和CTS帧的冲突,但由于RTS和CTS帧的长度比数据分组短的多,从而大大降低了冲突的概率和时间,提高了信道的利用率。当然,如果数据本身很短,就没有必要发送RTS消息。因此,可以在链路层设置RTS发送门限,只有数据长度大于该门限,才发送RTS帧。

 

部分解决了隐终端问题



MACA的缺点

它不能解决控制分组之间(RTS-CTS)的冲突问题;

不具备链路层确认机制(没有ACK分组)。当发生冲突时需要上层超时重发,效率很低;

由于采用二进制指数退避算法,如果某站的退避计数器值较大,那么在后续的竞争中失败的可能性也较大,从而使得退避值进一步增大,造成饿死现象(不公平)。

MACAW协议

MACAW是第一个专门针对无线环境而设计的MAC层协议,该方案采用了新的避退算法,以便更适合无线信道的环境。MACAW在原来MACA的基础上,增加了确认数据包,用RTS-CTS-Ds-Data-ACK实现媒质的冲突检测。仿真证明MACAW将获得更大的吞吐量以及在高负荷下的资源分配更平均。


针对MACA存在的缺点,MACAW进行了如下改进:

改进1:退避计数器值拷贝实现公平。在发送数据分组时,分组头部包含本站的退避计数器的值,收到分组的站可以将此值作为自己的退避计数器的值。这样可以使两者获得相同的退避计数器的值,但传输完成后,所有的退避计数器的值恢复到最小值。这种方法能够在一定程度上防止饿死现象,但是它不能充分了解网络的拥塞状态,从而增加了分组冲突。


改进2:退避算法的改进。采用MILD乘性递增线性递减退
避算法取代BEB退避算法:

Finc=min(α×COUNTER, MAX) ;
Fdec=max(COUNTER-β, MIN) ; α=1.5、β=1

改进2:消息交互的改进

MACAW协议由于在会话机制中加入了DS分组和ACK分组,所以逐跳传输的可靠性增加了,但传输一个分组所需要的附加业务量也增加了。

MACAW协议的主要缺点是一次通信控制信息交互次数太多,如果考虑无线设备发送和接收的转换时间,这种方法的效率就很低了。以增加协议开销为代价。

 

DS (Data Sending)报文用于暴露终端确认自己的身份,确认RTS-CTS握手成功。


在单信道下,暴露终端是不能发送报文的。发送结点和接收结点使用RTS-CTS握手成功后,发送结点先发送一个DS控制报文,然后向接收结点发送数据报文。听到DS报文的结点知道自己是暴露终端,要延迟发送数据。如果结点听到RTS报文而没有听到DS报文,说明RTS-CTS发生冲突,握手没有成功,它就不需延迟发送,从而提高吞吐量。


ACK报文用于实现数据报文的链路层确认。

IEEE 802.11DCF协议

802.11 MAC支持两种操作模式:单点协调功能(PCF) 和分布协调功能(DCF)。IEEE 802.11DCF是IEEE 802.11标准委员会制定的无线局域网信道接入协议,采用CSMA/CA机制,其工作原理如下:带有准备传送的新分组数据的移动站(包括AP)首先检测信道是否繁忙,如果信道在DIFS时序间隔(对于802.11网络为50μs)内为空闲状态,那么移动站将开始准备传送分组数据。否则,移动站继续检测信道



如果信道在DIFS时序间隔内空闲,那么移动站:a)开始将信道时间分为多个时隙单元;b)生成以时隙为单位的随机退避间隔(random backoff interval) ; c)继续检测信道。接着,在信道仍保持空闲的每个时隙中,退避间隔值减1。当间隔值为0时,移动站将开始传送分组数据。


在介质上传送的帧与帧之间总会有一段空闲时间,DCF将其细分为四种称为帧隙(InterFrame Space —IFS)的不同长度的时间槽:


SIFS:短帧隙(Short IFS),用于较高优先级通信;

 
PIFS:点协调功能帧隙(PCF IFS),用于PCF提供无冲突访问;

 
DIFS:分布式协调功能帧隙(DCF IFS),用于DCF提供冲突访问;


EIFS:扩展帧隙(Extended IFS),当接受到错误帧时使用。可以给


发送站点足够的时间提出出错理由并重新发送出错帧。



这四种帧隙的时间关系及先后次序如下图:

 

 

在退避期间,如果在一个时隙中检测到信道繁忙,那么退避间隔将保持不变(冻结),并且只当检测到在DIFS间隔及其下一时隙内信道持续保持空闲,才重新开始减少退避间隔值。当退避间隔为0,将再次传送分组数据。退避机制有助于避免冲突。


DCF的退避机制具有指数特征。对于每次分组传送,退避时间以时隙为单位(时隙的整数倍),统一地在0至n-1之间进行选取,n表示分组数据传送失败的数目。在第一次传送中,n取值为CWmin=32,即所谓的最小竞争窗(minimum contention window)。每次不成功的传送后,n将加倍,直至达到最大CWmax=1024.

 

 

对于每个成功接收的分组数据,802.11规范要求向发送方发送ACK消息。而且为了简化协议头ACK消息将不包含序列号,并可用来确认收到了最近发送的分组数据。一旦分组数据传送结束,发送移动站将在10μs SIFS间隔内收到ACK。如果ACK不在指定的ACK_timeout周期内到达发送移动站,或者检测到信道上正在传送不同的分组数据,最初的传送将被认为是失败的,并将采用退避机制进行重传。

 


CSMA/CA的基础是载波侦听,802.11根据WLAN的媒体特点提出了两种载波检测方法,检测信道是否繁忙。一种是基于物理层的载波检测CS,从接收射频或天线信号检测信号能量或根据接收信号的质量来估计信道的忙闲状态;另一种是虚拟CS方式,通过MAC报头或RTS/CTS中的NAV来实现。只要其中之一指示信道正在被使用,信道就被认为已处于忙状态。


NAV的含义为网络分配向量。NAV基于MAC帧的时长字段,其值指出当前在信道中传输信息的站还需继续占用信道的持续时间。NAV在网络中的传输,是通过取得信道控制权的站发送任何类型的MAC帧来实现的。其它节点均可收到这个MAC帧的首部,从而读取时长帧段的数值。若此值大于该站当前的NAV值,则以此值取代当前的NAV值;否则该站将按自身NAV值递减机制递减。当NAV值等于0时,由虚拟载波检测机制指示出信道为空闲状态。

FAMA (Floor acquisition multiple access)


基站捕获的多重接入


中心思想:允许一次RTS-CTS成功握手可以连续发送多个数据报文(称为报文序列Packet Train)。同时,采用了“统治的CTS”,增加CTS控制报文的长度,任何在CTS信号范围内,并同时发送RTS的结点,将至少监听到长CTS分组的一部分,这些结点将推迟对信道的争用,更好地消除隐发送终端的影响。

MACA-BI协议


MACA-BI是基于MACA的收方主动的信道接入协议,只有接到RTR邀请的节点才能发送数据。

 

设计思路:考虑到收发节点间的往返时间(包括收发转换时间、传播时延)对网络吞吐量的影响,特别是在高速率、低传播时延的情况下,往返时间成为一个信道设计的重要因素。

 
MACA-BI以RTR(ready to receive)报文代替MACA的CTS报文,去除了RTS报文,报文序列变为RTR-DATA,因此MACA-BI为双向握手(MACA 为3 向握手, MACAW 为5 向握手),减少了握手次数,从而在高速、短距离的AD HOC网络中提高了吞吐量。

MARCH (Multiple Access with reduced handshake)协议

MARCH(减少握手次数的多址接入)是一种旨在利用全向天线的广播性来减少握手次数的信道接入协议。它仅在路由的第一跳使用RTS-CTS握手,在其它路由段仅使用CTS报文实现握手。(注:CTS中已经含整个有路由信息)

 

3.4.3 Ad Hoc双信道接入协议-DBTMA


DBTMA(Dual Busy Tone Multiple Access)双忙音多址接入协议


以前的几种方法假设所有的相关节点都能听到RTS/CTS消息,但在高速移动的大型Ad hoc网络中这种假设有时并不成立,当网络负载很高时CTS发生冲突的概率很大。为了解决这些问题,提出了双忙音多址接入协议DBTMA。


DBTMA是在CSMA和RTS/CTS会话机制的基础上,综合了两者的优点来提高系统性能。它除了使用控制信道上的RTS/CTS分组外,还使用了控制信道上的两个忙音来标识信道状态。


DBTMA协议将信道分为两个子信道:数据信道和控制信道。数据报文在数据信道上传输,控制报文(RTS和CTS)在控制信道上传输,另外在控制信道上增加两个频带彼此分开的窄带忙音BTr(接收忙音)和BTt(发送忙音),分别用来指示某站正在数据信道上接收和发送数据。


报文交互次序:RTS-CTS-DATA 

 

DBTMA算法

一个发送站首先要监听信道上是否有BTr信号以确定是否有其他站接收数据,如果没有听到BTr信号,它可以发送RTS分组,并在发送RTS时监听BTr信号,如果在此期间听到BTr信号(自己是隐藏发送终端),即使收到了CTS信号也要延迟发送。当接收站收到RTS时,要监听BTt信号来察看是否有节点在发送数据,如果没有听到BTt信号,将响应CTS分组,并且发送BTr信号,否则它将保持沉默(自己是暴露接收终端)。发送站接收到CTS,它开始传送数据并发送BTt信号。当发送和接收数据完毕后,停止发送BTr信号和BTt信号。


关键:在通信期间,所有收听到BTr信号的其它站必须延迟发送,所有收到BTt信号的其它站不能接收数据。

 



总结

DBTMA中的RTS-CTS报文交互只是用来探测接收结点能否接收报文,而不再担负预约信道的作用。信道接入完全依赖于对两个忙音信号的检测。DBTMA实现了数据报文的无冲突,付出的代价是增加了两个带外忙音,忙音的发送和检测都需要额外硬件的支持。


双信道并不是没有解决报文冲突的能力,而是DBTMA没有发挥双信道的优势,没有充分利用RTS-CTS报文握手具备的能力。


BAPU (Basic Access Protocol Solution for Wireless)


BAPU是在MACAW基础上提出的基于双信道的无线信接入协议,可用于Ad Hoc网络中,报文序列:RTS-CTSDS-DATA-ACK.控制报文RTS、CTS和DS在控制信道上传输,而数据报文DATA和ACK在数据信道上传输。


BAPU使用数据信道发送ACK报文,这样导致暴露终端不能发送数据报文,隐终端不能接收数据报文,即隐接收终端和暴露发送终端都无法解决,而在双信道条件下,他们是应该得到解决的



简言之,BAPU只是对基于双信道的Ad Hoc网络信道接入协议做了初步的尝试,它并没有充分利用双信道的优势,只是简单地将MACAW移植到了双信道。

 

3.4.4 Ad Hoc多信道接入协议- DCA

DCA—dynamic channel assignment


DCA的设计思想是使用一个固定信道传输控制分组,其它的信道传输数据分组。每一个节点有两个收/发信机,每个节点可以在控制信道和数据信道上同时监听。在发送节点的RTS分组中,包括发送节点根据其周围的信道条件设置的数据信道信息。RTS的接收节点,决定数据信道的选择并将该选择放在CTS分组中。DATA和ACK在数据分组中传输。


该协议具有不需要同步和控制消息开销小的优点,但在所有信道具有相同带宽时,性能不是很好。当信道总数很小时,一个特定的控制信道是非常浪费的,如802.11只有三个信道,一个特定用于控制信道相当于33%的总信道带宽成为了控制开销。另一方面,如果信道数量很大,控制信道成为了瓶颈,抑制数据信道的充分利用。


HRMA (Hop Reservation Multiple Access)

HRMA是使用低速调频/直扩系统的多信道接入协议。其原理是结点按照预设的调频模式改变传输信道。当两个结点经过RTS/CTS握手后,驻留在固定的跳隙上进行数据分组的传输,其它的结点继续调频,同理建立自己的通信信道。


这种设计思想仅能在低速调频的传输网络中采用。


MMAC—Multi-Channel MAC


802.11 标准中为802.11DCF 定义的节能模式PSM(power-saving mode)是一种典型的同步时间驱动节能协议。MMAC的设计思想来源于此。因此,我们先来讲802.11中的PSM。


在研究中,我们将工作在节能模式的802.11DCF协议称为802.11PSM协议(简称PSM协议),而将一直工作在活跃状态(非节能模式)的802.11DCF称为802.11协议



802.11 PSM 协议


802.11 PSM协议工作于全互连网络中。各节点将时间轴分为若干连续的beacon周期,当每一个beacon周期开始时,工作于节能模式的节点唤醒一段时间,称为ATIM(AdHoc traffic indication message)窗口




802.11 PSM协议工作过程


在ATIM窗口开始的时刻各都节点处于活跃状态并竞争发一个beacon帧来进行全网同步,其中beacon帧中携带本节点的时钟信息。各节点都与成功接收到的beacon帧进行同步,并且不再发送自己的beacon帧。同步后,有报文要发送的节点通过发送ATIM帧与接收节点进行信息交互,接收节点收到发给自己的ATIM帧后,应答一个ATIM ACK(如果ATIM帧的地址是一广播地址,则无需应答)。节点如果有报文要发送或接收,则在剩余的beacon周期时间(流量窗口,简称TW, Traffic Window窗口)内一直处于活跃状态,那些没有报文要发送或接收的节点则可在TW窗口内将设备置为睡眠模式以节省能量。


802.11 PSM协议规则

802.11 PSM协议有如下规则需要遵守:

(1)如果某节点收到发给自己节点的ATIM帧或一广播地址的ATIM帧,则在本BI(beacon Interval)周期内节点要一直处于活跃状态。


(2)只有当节点既没有发ATIM帧又没有收到地址为本节点或广播址的ATIM帧时,才可在本BI周期ATIM窗口结束以后的TW窗口内进入睡眠态,直到下一BI周期开始再唤醒。


(3)在TW窗口内,处于活跃状态的节点采用正常的802.11 DCF接入规则来竞争信道.


为了方便起见,对于在TW窗口内处于活跃状态的节点称为活跃节点,而对于在TW窗口内处于睡眠状态的节点称为睡眠节点。


 

MMAC的假设条件


(1) N个信道,具有相同的带宽,互不重叠,工作于不同信道的节点分组传输互不干扰。


(2)节点具有一个半双工电台,从而只能在一个信道监听。与其它协议相比,不需要配备多个电台。


(3)电台能动态的切换信道,切换时间小于1μS。


(4)每个节点采用信标方法建立时间同步



MMAC的信道选择问题


每个节点维护一个优选信道列表PCL ( preferablechannel list),描述了本节点传输范围内可优先使用的信道,并把信道归为三类状态:


(1)高优先级HIGH: 指在最近的信标间隔内被本节点选中过的信道;

(2)中优先级MID: 指在本节点的传输范围内,没有被任何节点使用过的信道;

(3)低优先级LOW: 指在本节点的传输范围内,至少被其它节点使用过一次的信道;


为了平衡各个信道的负载,在PCL中,每个信道都一个计数器,指出本次信标间隔内有多少通信双方计划使用该信道。



MMAC的信道状态的改变


信道状态按下述方式改变:


(1)上电或每个信标的起始,PCL中的所有信道复位为MID状态;

(2)当发/收节点协商一致使用了一信道,他们都标记该信道为HIGH状态;

(3)当节点监听到ATIM-ACK或ATIM-ACK分组,ATIM-ACK或ATIM-ACK分组的信道如果处于MID状态,则更新标记为LOW状态,信道相关的计数器设置为1;如果处于HIGH状态,则保持不变;如果处于LOW状态,则将相关的计数器值加1。


MMAC的信道协商

在MMAC中,周期性发送的信标把时间分割为信标间隔。收/发结点在数据分组传输前在ATIM窗口进行信道协商。

信道协商过程如下:

发送节点A向接收节点B发送ATIM分组,ATIM分组中包含了A的PCL。B收到ATIM分组以后,基于A的PCL和自己的PCL选择信道,自己的PCL的优先级高于结点A。


B选择信道后,把选择信息包括在ATIM-ACK中发给A。当A收到ATIM-ACK后,判断ATIM-ACK中的接收方选择信道是否可用。当收发双方选择的信道一致时,节点A 向节点B 发送ATIM-RES分组,并在ATIM-RES包含最后指定的信道。当收发双方选择的信道不一致时,节点A 向节点B 同样发送ATIM-RES分组,其中指定一个信道。


ATIM窗口后,发送节点和接收节点将使用RTS/CTS握手在选择的信道上传输分组。


 信道选择规则:


设结点S有分组要发给D,在ATIM窗口发送ATIM分组到D,ATIM分组中包含了S的PCL;D接收到S的ATIM后,基于S和D的PCL进行信道选择,算法如下:


1)如果在D的PCL有HIGH状态的信道,选择该信道;


2)否则,如果在S的PCL有HIGH状态的信道,选择该信道;


3)否则,如果一个信道在A和B的PCL中都处于MID状态,选择该信道;如果有多个这样的信道,就随机选择一个;


4)否则,如果一个信道在A的PCL或B的PCL中处于MID状态,选择该信道;如果有多个这样的信道,就随机选择一个;


5)否则,所有的信道处于LOW状态,将所有的信道相应的A和B的PCL计数值相加,具有最小计数的信道被选中;


信道切换规则:


(1)节点发完数据分组后,如果不知道将有分组发给自己,可以切换信道;


(2)如果在ATIM窗口收到ATIM分组,必须在整个信标间隔停留在选择的信道上;


(3)信道切换后,节点在发送数据前,必须等待一个分组传输间隔,来收集信道状态信息。这个时延是冲突避免必需的;


MMAC的性能仿真

仿真条件:

固定比特速率传输,传输速率为:2Mbps

网络覆盖范围为:250m

信标间隔BI:默认值为100ms

ATIM window:默认值为20ms

分组长度:512 bytes

信道数目:默认值为3

仿真目的:

比较802.11DCF单信道协议、DCA协议、MMAC协议的性能




 







MMAC性能仿真结论


(1)在无线局域网环境中,低网络负载时,所有协议的吞路量类似,在网络负载近饱和时,MMAC的吞吐量最好(见图1)


(2)在多跳的AD HOC网络中,MMAC的平均吞吐量性能好于DCA。但差别小于无线局域网环境(见图2)


(3)在多跳的AD HOC网络中,在网络负载很高时,DCA的平均吞吐量迅速下降,MMAC比DCA好的多(见图2)


(4)ATIM的窗口大小对性能有很大的影响。ATIM窗口大小主要与信标间隔内的分组数据流数量有关,而分组流的数量是动态变化的,所以应该动态改变ATIM窗口的大小以
获得最大的吞吐量(见图4)


节能意识多址接入协议(PAMAS-Power Aware Multi-Access protocol with Signaling


对于Ad hoc网络中的节点而言,一般通过电池供电,能源非常宝贵。但是以上讨论的几种信道接入协议都没有考虑终端节点的电能消耗问题,为此提出了PAMAS协议,它的目标是在解决信道接入问题的基础上尽量节约电能。



电能消耗的原因主要包括信息显示、磁盘转动、CPU和电台工作等方面,其中电台是电能的主要消耗者。通常电台发送数据比接收数据消耗的电能要多,在待机状态消耗电能很少,关闭电台时,节点几乎不消耗电能。在Ad hoc网络中,由于使用的是无线广播信道,处于发送者范围内的节点都能接收到发送信号,但实际的接收者只有一个,因此造成了电能的极大浪费。PAMAS试图通过在空闲时关闭电台来节约电能。与DBTMA相同,它也采用控制信道和数据信道分离的方式。但是不同之处是只使用一个忙音信号。



PAMAS节能策略


PAMAS关闭电台的策略如下:如果节点没有数据发送,当它的某个邻居节点发送数据时,它应关闭发射机;如果它的一个邻居在发送,另一个邻居在接收,它应关闭收发信机,因为此时它既不能发送也不能接收,关闭电台的时间长短由接收的RTS中携带的数据长度来决定。考虑到关闭发射机期间,可能又有邻居开始发送数据,所以开启发射机后要执行二进制退避式探测算法决定是否还需要关闭以及关闭多长时间。考虑到探测信道需要额外的控制分组,一种策略是只关闭数据信道的发射机,而保持控制信道处于激活状态,使节点可以随时监听信道,并在需要时及时将电台唤醒。另外一种改进措施是一旦获取信道,发送节点可以发送多个报文。采用这种方法,只要关闭电台的时机和时间长度选择恰当,不考虑探测算法带来的开销,PAMAS不会对系统的吞吐量和时延带来影响。网络仿真发现,在全互联网络中,节能可达50%以上,并且网络负荷越小,节能越多;在随机形状网络中,节能10%以上,最高可达60%.




信道接入协议的主要目标是在解决多个节点公平接入共享信道的基础上尽量提高信道的利用率。在Ad hoc网络中,动态变化的网络拓扑结构以及无线信道的特点使这一目标变得难以实现。并且Ad hoc网络需要尽量节省能源,如何解决Ad hoc网络的信道接入已成为当前研究的一个热点问题。



前面介绍的几种信道接入协议,在一定程度上解决了Ad hoc网络中的信道接入问题。但都存在一定的局限性,它们一般都要求Ad hoc网络规模较小,移动性较弱。当前,信道接入协议的研究仍在进行之中,未来的研究方向包括如何为实时业务提供较好的支持、如何支持广播和多播业务以及考虑支持业务优先级和基于受控方式的接入机制等


Ad hoc网络信道接入协议的发展方向:

1)采用双信道和多信道

2)由发送者发起信道预约转变为由接收者发起

3)采用令牌环

4)节能

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