ADHoc自组织网络的MAC接入协议.pptx

信道共享技术及协议AdHoc网络无线AdHoc网络是一种具有无中心、自组织、快速展开和移动等特点的网络,又被称作多跳网络(Multi-hopNetwork)或者自组织网络(SelforganizedNetwork)。AdHoc网络与传统的蜂窝网络相比：--没有中心控制器；--所有节点分布式运行；--共同承担网络构造和管理功能；它可以随时建立和拆除,具有很强的容错性和鲁棒性,广泛地用于军事行动、灾难救援和移动会议、传感器网络等场合。正是由于AdHoc网络的这些特点,使得AdHoc中协议的设计和实用面临着很大的挑战：（1）没有中心控制器,节点可以随时接入和离开,使得网络拓扑结构高度动态。（2）无线信道环境非常的恶劣,并且传输带宽也非常有限。由于传输功率等原因,还可能存在单向信道。（3）无线网络靠电池供电,能量有限。这些都对媒体访问控制(MAC)协议的设计和实现提出了更高的要求。AdHoc多跳共享网络在普通的通信系统中，信道共享方式有3种：点对点（广域网）、点对多点（局域网）和多点共享（以太网）。AdHoc属于多跳共享网络。AdHoc多跳共享性对MAC协议的影响共享的含义就是在一个公用的广播信道上实现所有用户的互连和通信。多跳共享广播信道带来的直接影响就是报文冲突与节点所处的地理位置相关。在一跳共享广播信道中，报文冲突是全局事件，所有节点要么都收到正确的报文，要么都会感知到报文冲突。但在AdHoc网络中，报文冲突只是局部事件，发送节点和接收节点感知到的信道状况的不一致性，会带来隐藏终端、暴露终端等一系列的问题。由于AdHoc网络特殊的信道共享方式，所以需要设计专用的MAC信道接入协议。什么是MAC协议？介质访问控制，也叫媒体访问控制协议。它定义了数据帧怎样在介质上进行传输（调度）。该协议位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（逻辑链路控制），和下层的MAC（介质访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。数据链路层MAC层需要解决的主要问题网络具有特殊的网络组织形式，具有动态性。因此，其信道接入协议面临许多新的问题，这些问题包括：●MAC相关的无线接收问题●不同的信道共享方式●暴露终端问题●隐藏终端问题●节点移动的影响AdHoc的MAC协议必须尽量消除这些因素的影响。信道共享技术1.通过集中器(或复用器)频分复用（FDM）时分复用（TDM）码分复用（CDMA无线网)波分复用（WDM）统计时分复用（STDM）原理:集中器按顺序不断扫描个端口,或采用中断技术来接受用户信息或转发。应用：比较成熟2.使用多点接入技术原理:通过一个专用信道将所有的用户连接起来.1）受控接入:集中式控制:轮叫轮询。主机按顺序逐个询问各站是否有数据要发送.分散式控制:令牌环网。在环路中有一个特殊的帧，叫“令牌”。令牌沿环路逐站传递。只有获得令牌的站才有权发送信息。2）随机接入：总线型。所有站点可随时发送数据，争用信道，易冲突。ALOHA,CSMA和CSMA/CD信道共享技术分类媒体的多路访问控制信道的静态分配静态多点接入技术-FDMA:为每个用户分配一个固定的频段（频分多址FrequencyDivisionMultipleAccess）-TDMA:为每个用户分配一个固定的时隙静态分配信道的缺点：信道的动态分配信道争用模型连续时间帧允许在任意时刻t0发送。时间片（时隙）将时间用时钟分离为片段，帧只允许在每个片段的开始瞬间发送。信道的状态与检测多路访问协议分类随机访问(RandomAccess)Aloha站点可在任意时刻发送帧检测到冲突，等待一个随机时间后重发SlottedAloha站点只在时间片到来的瞬间发送帧信道利用率提高一倍CSMA(IEEE802.3和Ethernet)站点通过载波侦听信道的情况确定发送帧的策略典型受控访问协议受控多点接入—轮询（一）二.传递轮询1.问题提出轮叫轮询的缺点：轮询帧在多点线路上不停的循环往返，形成了相当大的开销，增加了帧的等待时延。2.传递轮询多点随机接入协议（针对一跳共享的网络）1、ALOHA方式ALOHA随机接入方式有两种，一种是纯ALOHA方式，一种是分时隙ALOHA方式。两者的区别在于是否将事件分割为离散的时隙空间，即纯ALOHA方式无需全局时间同步,而分时隙ALOHA方式则必须时间同步。两者都适用于任何无协调关系的多用户竞争单信道使用权的系统。纯ALOHA：纯ALOHA是一种用户一旦产生需要传输的数据就完全随机的发送到无线信道上去的方式.它既可以工作在无线信道方式，也可以工作在总线式网络中。纯ALOHA系统最大吞吐量为0.184分时隙ALOHA：以一个分组的传输时间为单位，把信道划分为时隙，用户按照这种时隙同步发送分组的。系统最大吞吐量为0.368，是纯ALOHA的2倍。冲突的结果是使冲突的