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无线Adhoc网络异步MAC层接入协议研究

马继燕
（上海交通大学信息安全工程学院上海200030）

[摘要]针对无线AdHoc网络中，三种典型的异步MAC层接入协议：MACAW、FAMA-NTR和DBTMA，从协议的基本思想、算法描述、协议状态流程等方面进行了讨
论，可以为进一步研究无线Adhoc网络异步MAC层接入协议提供参考。
[关键词]AdHoc异步接入协议MAC层
中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1002－6908（2007）0720055－01

一、引言WFACK状态，设置定时器；B收到A发送的DS信号，进入WFData状态并设置定
无线AdHoc网络是一种自组织的对等式网络，又被称作多跳网络时器，收到A发送的数据分组后清除定时器，发送ＡＣＫ进入ＩＤＬＥ状
（Multi-hopNetwork）或者自组织网络（Self-organizedNetwork）。自态。Ａ收到Ｂ发回的ＡＣＫ信号，清除定时器，重新回到ＩＤＬＥ状态。
组织网络具有无中心、临时自组织、分布式控制、节电移动和多跳等特点，3．Ｂ处于IDLE状态后，收到确认过的数据包再次发起的ＲＴＳ，发送
这使得AdHoc网络MAC层的信道接入协议面临很多新的问题。ＡＣＫ信号给Ａ；如Ａ处于CONTEND状态时，收到RTS，发送ＣＴＳ给源节
（1）隐终端和暴露终端：AdHoc网络中节点的移动性和多跳性带来了点，进入ＷＦＤＳ状态，设置定时器。
隐终端和暴露终端的问题。隐终端是指在发送者的通信范围之外，而在接收4．Ｃ监听到Ａ和Ｂ的通信握手后，进入QUIET状态，此时如接收到Ｒ
者通信范围之内的节点。暴露终端是指在发送者通信范围之内，而在接收者ＴＳ分组，进入WFContend状态。
通信范围之外的节点。一般地，隐终端的存在可能造成数据的冲突，而暴露5．处于IDLE状态的节点收到ＲＲＴＳ，发送ＲＴＳ给源节点，进入
终端的出现使得网络资源无法得到充分的利用。WFCTS状态并设置定时器。
（2）MAC层的公平接入：AdHoc网络没有中心控制节点，必须采用分退避规程：
布式机制实现网络节点接入MAC层接入的协调。如何保证各节点和不通业务1．收到目的节点非本节点的ＲＴＳ或ＣＴＳ握手信号，节点从当前状
流接入网络的公平性，是AdHoc网络MAC层接入协议需要解决的重要问题。态进入ＱＵＩＥＴ状态。
（3）QoS保障：AdHoc网络的移动性、多变性等特性，使得自组网要2．收到目的节点非本节点的ＤＳ信号，节点从当前状态进入ＱＵＩＥ
保障一定的QoS非常困难，MAC层QoS保证主要要解决实时性要求很高的业务Ｔ状态。
快速获得信道使用权和避免时延抖动问题。3．收到目的节点非本节点的ＲＲＴＳ信号，节点从当前状态进入ＱＵ
（4）功率控制：AdHoc网络中的设备绝大多数靠电池供电，能量不等ＩＥＴ状态。
且有限，所以如何节能和控制节点的发送功率也是MAC协议设计必须考虑的超时规程：
因素。1．节点处于WFContend定时器超时，节点随机选择定时器值进入
二、MACAW协议CONTEND状态。
（一）MACAW基本思想。MACAW（MultipleAccessCollision2．如节点是从WFContend进入CONTEND状态的，则定时器超时后，节点
AvoidanceforWireless）协议是对MACA（MultipleAccesswith发送ＲＲＴＳ分组，进入IDLE状态。如节点是从IDLE状态进入CONTEND状态
CollisionAvoidance）的改进，除保留了MACA中利用RTS-CTS握手机制的，定时器超时，节点发送RTS，进入WFCTS状态。其他状态下定时器超时，
外，还使用了其它控制信号（DS，ACK，RRTS），进一步解决暴露终端和节点进入IDLE状态。
隐终端问题。作为MACA协议的改进，首先，MACAW增加了链路层的确认机（三）MACAW协议的状态流程
制，即由接收点回复ACK帧；其次，采用由发送节点发出DS帧通知暴露终
端该节点与目的节点握手成功，减少数据帧冲突，以及当暴露终端收到许
多RTS而又不能回复时，由暴露终端发起RRTS通知邻节点竞争期开始的机
制来提高节点的竞争效率。协议接入的过程称为RTS-CTS-DS-DATA-ACK五
次握手或是RRTS-RTS-CTS-DS-DATA-ACK六次握手的交互方式。
MACAW采用了一种乘法增加线性减少退避算法（MILD）代替二进制指数
（BEB）退避，同时也实现了退避复制机制，使得传输到同一个目标节点的
节点使用统一的计数器，保证了接入的公平性。另外，它还使用了多流模型
以达到业务流的平衡传输。
（二）MACAW算法描述。MACAW可以用控制规程、退避