【精品】10-自组织移动网络（可编辑.ppt

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1、10-自组织移动网络 第十单元第十单元 自组织移动网络自组织移动网络 10.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？10.2 Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战10.3 Ad hoc无线介质访问协议无线介质访问协议10.3.1 MACA-BI协议协议10.3.2 PAMAS协议协议10.3.3 DBTMA协议协议10.3.4 MARCH协议协议10.4 Ad hoc按需距离向量路由选择按需距离向量路由选择10.5 基于关联的长活路由选择基于关联的长活路由选择 210.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？lAd hocAd hoc无线网络无线网络是一个有两个或更

2、多个具有无线通信和网络连接能力是一个有两个或更多个具有无线通信和网络连接能力的设备的集合。这些设备都可以跟在它们的无线范围内的另一个节点的设备的集合。这些设备都可以跟在它们的无线范围内的另一个节点直接通信直接通信，或者也可以跟它们的无线范围之外的节点通信。在后者的，或者也可以跟它们的无线范围之外的节点通信。在后者的情况下使用一个中间节点把分组从源向着目的地情况下使用一个中间节点把分组从源向着目的地中继或转发中继或转发。lAd hocAd hoc网络是网络是自组织自组织的和的和自适应的自适应的。这就意味着所形成的网络可以。这就意味着所形成的网络可以动动态地重构态地重构而不需要任何系统管理。术语而

3、不需要任何系统管理。术语“Ad hoc”Ad hoc”意味着意味着“可以取不可以取不同的形式同的形式”，并且，并且“可以是移动的、独立的或连网的可以是移动的、独立的或连网的”。Ad hocAd hoc节点节点或设备应该能够检测到其它同类设备的存在，并执行必要的握手过程，或设备应该能够检测到其它同类设备的存在，并执行必要的握手过程，以便允许通信和共享信息和服务。以便允许通信和共享信息和服务。310.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？l由于由于Ad hocAd hoc无线设备可以取不同的形式，例如掌上电脑、笔记本和因特网无线设备可以取不同的形式，例如掌上电脑、笔记本和因特网电话等，电

4、话等，设备设备的计算、存储和通信能力可能的计算、存储和通信能力可能差别很大差别很大。Ad hocAd hoc设备应该不设备应该不但能够发现跟邻接设备或节点的连接性的存在，而且能够识别这些设备的但能够发现跟邻接设备或节点的连接性的存在，而且能够识别这些设备的类型以及它们对应的属性。由于一个类型以及它们对应的属性。由于一个Ad hocAd hoc无线网络无线网络不依赖任何固定的网不依赖任何固定的网络实体络实体，它本身基本上就是一个，它本身基本上就是一个无基础的网络无基础的网络。不必有固定的基站，没有。不必有固定的基站，没有导线，也导线，也没有固定的路由器没有固定的路由器。然而，由于存在移动性，。然

5、而，由于存在移动性，必须交换路由信息必须交换路由信息以反映链路连接性的变化。以反映链路连接性的变化。lAd hocAd hoc移动设备的多样性还意味着它们的移动设备的多样性还意味着它们的电池容量的差别电池容量的差别。由于。由于Ad hocAd hoc网网络的节点需要对由其它节点发送的数据分组进行转发，络的节点需要对由其它节点发送的数据分组进行转发，功耗功耗就成了关键的就成了关键的问题。问题。410.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？l一个一个Ad hocAd hoc移动设备移动设备作为服务器或服务提供者的能力作为服务器或服务提供者的能力跟它的计算能力、跟它的计算能力、内存和外存容

6、量以及电池寿命有关。这就意味着在网络中的一些设备比内存和外存容量以及电池寿命有关。这就意味着在网络中的一些设备比其它设备功能强；一些设备可以是服务器，其它设备只能是客户机。此其它设备功能强；一些设备可以是服务器，其它设备只能是客户机。此外，为其它节点外，为其它节点中继分组会消耗自己的能量中继分组会消耗自己的能量，因此，一个移动节点在承，因此，一个移动节点在承诺为其它节点转发分组之前应该考虑自己的生存条件。诺为其它节点转发分组之前应该考虑自己的生存条件。l无线传感器网络无线传感器网络是一种形式的是一种形式的Ad hocAd hoc无线网络。传感器通过无线连接，无线网络。传感器通过无线连接，它们在

7、适当的时候把它们在适当的时候把信息中继信息中继到某些选定的节点。这些选定的节点再执到某些选定的节点。这些选定的节点再执行一些基于所收集的数据的计算（通过一个通常称作行一些基于所收集的数据的计算（通过一个通常称作数据融合数据融合的进程），的进程），从而得到从而得到最终的统计数据最终的统计数据（它们反映出对环境和战术条件的评估），允（它们反映出对环境和战术条件的评估），允许做出许做出关键的决策关键的决策。510.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？l无线无线ad hocad hoc传感器网络的设备可以是传感器网络的设备可以是固定的、可携带的和移动的固定的、可携带的和移动的，网络，网络提

8、供提供低数据速率的无线连接低数据速率的无线连接。位置感知性位置感知性被认为是它的颇具特色的能力。被认为是它的颇具特色的能力。l无线无线ad hocad hoc传感器网络的典型应用有传感器网络的典型应用有库存管理库存管理、工业监控工业监控、保安系统保安系统、智能农业智能农业以及以及家庭消费电子产品家庭消费电子产品。无线传感器节点将被放置在天花板上、。无线传感器节点将被放置在天花板上、工矿企业的设备里、农场中、战场上以及家用电器内等地方。它们以最工矿企业的设备里、农场中、战场上以及家用电器内等地方。它们以最少的人工干预执行少的人工干预执行物体定位物体定位、危险感知危险感知和和环境监控环境监控等功能

9、。成功的关键等功能。成功的关键是提供轻小的低成本的节点，更重要地，节点必须只消耗超低的功率，是提供轻小的低成本的节点，更重要地，节点必须只消耗超低的功率，以避免频繁的电池更换。以避免频繁的电池更换。l 我们在本单元中我们在本单元中重点讨论无线移动重点讨论无线移动ad hoc ad hoc 网络网络。810.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？l在一个在一个Ad hocAd hoc移动网络中的移动主机可以跟它的直接对等方通信，即仅移动网络中的移动主机可以跟它的直接对等方通信，即仅限于限于单个无线跳段单个无线跳段。然而如果有。然而如果有3 3个或更多个节点都在可通信的范围内个或更多个节

10、点都在可通信的范围内（但互相不必是单个跳段的路程），那么就是（但互相不必是单个跳段的路程），那么就是远程到远程远程到远程的移动节点通的移动节点通信。在典型的情况下，远程到远程通信跟信。在典型的情况下，远程到远程通信跟成组迁移成组迁移有关。不同类型的有关。不同类型的Ad Ad hochoc通信产生不同的交通特征。通信产生不同的交通特征。l一个一个Ad hocAd hoc路由包含源（路由包含源（SRCSRC）、目的地（）、目的地（DESTDEST）和可能的若干个中间节）和可能的若干个中间节点（点（ININ）。这些节点中任意一个的）。这些节点中任意一个的移动移动都可能都可能影响路由影响路由的有效性。

11、路由的有效性。路由中的中的源节点有一个下行链路源节点有一个下行链路，当它移动出下行邻居的无线覆盖范围的时，当它移动出下行邻居的无线覆盖范围的时候，现有的路由会立即变得无效。因此，所有的下游节点必须得到通知，候，现有的路由会立即变得无效。因此，所有的下游节点必须得到通知，它们才可能删除它们的无效路由表项。同样地，当一个它们才可能删除它们的无效路由表项。同样地，当一个目的地节点移动目的地节点移动出它的上游邻居的无线覆盖范围出它的上游邻居的无线覆盖范围的时候，该路由也将变得无效。在这里，的时候，该路由也将变得无效。在这里，上游节点必须得到通知，它们才能够删除它们的无效路由表项。最后，上游节点必须得到

12、通知，它们才能够删除它们的无效路由表项。最后，一个支持现有路由的一个支持现有路由的中间节点的移动中间节点的移动也可能使得该路由变得无效。也可能使得该路由变得无效。910.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？l所有这些移动都使得许多常规的分布式路由协议对链路变化做出响应，所有这些移动都使得许多常规的分布式路由协议对链路变化做出响应，其结果是更新网络内所有的其余节点，以保持路由信息的一致性。然而，其结果是更新网络内所有的其余节点，以保持路由信息的一致性。然而，更新过程涉及在无线介质上的广播，引起带宽浪费和总的网络控制交通更新过程涉及在无线介质上的广播，引起带宽浪费和总的网络控制交通的增

13、加。因此，的增加。因此，Ad hocAd hoc网络需要新的路由协议网络需要新的路由协议。l除了上述移动类型之外，在两个移动子网之间的执行子网除了上述移动类型之外，在两个移动子网之间的执行子网-桥接功能的节桥接功能的节点的移动可能把移动点的移动可能把移动子网分割子网分割成更小的子网。一个移动子网的性质说明，成更小的子网。一个移动子网的性质说明，如果源和目的节点都是该子网的成分，那么应该存在一条或多条路由，如果源和目的节点都是该子网的成分，那么应该存在一条或多条路由，除非该子网被某个子网除非该子网被某个子网-桥接移动节点分区了。另一方面，某些节点的移桥接移动节点分区了。另一方面，某些节点的移动可

14、能引起动可能引起子网的合并子网的合并，形成更大的子网。，形成更大的子网。1010.1 什么是什么是ad hoc无线网络？无线网络？l当移动子网合并形成更大的子网时，路由算法可以通过更新所有节点的当移动子网合并形成更大的子网时，路由算法可以通过更新所有节点的路由表来接受新的子网。然而，这是非常低效的。有效的路由机制应该路由表来接受新的子网。然而，这是非常低效的。有效的路由机制应该放弃这一过程，并且选择放弃这一过程，并且选择只更新受到影响的节点的相关路由表只更新受到影响的节点的相关路由表，这已是，这已是移动节点的无线移动节点的无线数据链路层功能数据链路层功能的一个固有的部分。的一个固有的部分。l从

15、应用的角度看问题，可以使用移动子网支持从应用的角度看问题，可以使用移动子网支持漫游合作计算漫游合作计算。当两个合。当两个合作组聚和，或者当新的用户通过进入无线范围加入时，合作成员在规模作组聚和，或者当新的用户通过进入无线范围加入时，合作成员在规模上可能增大。上可能增大。l在现实中，可能存在源、目的地和中间节点的在现实中，可能存在源、目的地和中间节点的并发移动并发移动，因此在调用多，因此在调用多重的路由重构或修正过程时，需要有一些规则来重的路由重构或修正过程时，需要有一些规则来保证一致性保证一致性。如果所执。如果所执行的路由重构是适当的，这些过程最终应该行的路由重构是适当的，这些过程最终应该收敛

16、收敛。1110.2 Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战l大多数的实验大多数的实验Ad hoc网络是网络是基于基于ISM频段频段。为了防止干扰，。为了防止干扰，Ad hoc网络必须在某些允许的或指定的频谱范围上运行。大网络必须在某些允许的或指定的频谱范围上运行。大多数微波炉运行在多数微波炉运行在2.4GHz频带，因此可能会干扰无线频带，因此可能会干扰无线LAN系系统。频谱不仅被严格地控制和分配，而且也需要购买。可以统。频谱不仅被严格地控制和分配，而且也需要购买。可以动态建立和拆除的动态建立和拆除的Ad hoc网络，还不清楚谁应该为这个频谱网络，还不清楚谁应该为这个频谱付费。付费。l

17、跟蜂窝网络不同，跟蜂窝网络不同，在在Ad hoc无线网络中没有中心控制和全局无线网络中没有中心控制和全局同步同步。因此，。因此，TDMA和和FDMA机制在这里不适用机制在这里不适用。此外，现。此外，现有的许多有的许多MAC协议都不处理主机移动性。这样，为了支持协议都不处理主机移动性。这样，为了支持QoS，对于帧的调度和即时发送是困难的。，对于帧的调度和即时发送是困难的。1210.2 Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战l在一个在一个Ad hocAd hoc无线网络中，由于同一个介质被多个移动无线网络中，由于同一个介质被多个移动Ad hocAd hoc节点共享，节点共享，对于该对于该

18、共享通道的访问必须通过一种共享通道的访问必须通过一种MACMAC协议以分布式的方式进行协议以分布式的方式进行。在。在没有静态节点的情况下，各个节点不能够依赖一个中心的协调进程。没有静态节点的情况下，各个节点不能够依赖一个中心的协调进程。MACMAC协议必须竞争对共享通道的访问协议必须竞争对共享通道的访问，同时要避免跟邻居节点的可能的，同时要避免跟邻居节点的可能的冲突。在为冲突。在为Ad hocAd hoc无线网络设计无线网络设计MACMAC协议的时候，必须考虑协议的时候，必须考虑移动性、隐移动性、隐藏终端和暴露终端藏终端和暴露终端的问题。的问题。l在微电子学方面的进展使得制造小的可携带的高度集

19、成的移动设备成为在微电子学方面的进展使得制造小的可携带的高度集成的移动设备成为可能，因此可能，因此Ad hocAd hoc网络的节点可以比较自由地移动网络的节点可以比较自由地移动，产生，产生动态的拓扑改动态的拓扑改变变。现有的距离向量和链路状态路由协议不能够适应在。现有的距离向量和链路状态路由协议不能够适应在Ad hocAd hoc无线网络无线网络中频繁的链路改变，使用它们会导致差的路由收敛和非常低的通信吞吐中频繁的链路改变，使用它们会导致差的路由收敛和非常低的通信吞吐量。显然我们量。显然我们需要为需要为Ad hocAd hoc移动网络设计新的路由协议。移动网络设计新的路由协议。1310.2

20、Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战lInternetInternet用户数目爆炸性增长的部分原因是视频和声频会议一类应用的引用户数目爆炸性增长的部分原因是视频和声频会议一类应用的引入。这类多方参与的通信通过采用入。这类多方参与的通信通过采用组播路由协议组播路由协议而成为可能。组播主干试而成为可能。组播主干试验网络（验网络（MBoneMBone）互连多个互连多个能够把组播分组隧道通过非组播路由器传送的能够把组播分组隧道通过非组播路由器传送的组组播路由器播路由器。一些组播协议使用广播和剪枝的方法建立以源为根的组播树。一些组播协议使用广播和剪枝的方法建立以源为根的组播树。其它的组播协议

21、使用公用的核心节点作为组播树的根。所有这些方法都基其它的组播协议使用公用的核心节点作为组播树的根。所有这些方法都基于这样的事实，即路由器是静态的；一旦形成了组播树，树节点不会移动。于这样的事实，即路由器是静态的；一旦形成了组播树，树节点不会移动。然而，然而，Ad hocAd hoc移动网络不是这样的情况移动网络不是这样的情况。l大多数现有的网络协议不太考虑大多数现有的网络协议不太考虑功率消耗功率消耗的问题，因为它们假定存在着静的问题，因为它们假定存在着静态的主机和路由器，可以由有线电网供电。然而，今天的移动设备主要由态的主机和路由器，可以由有线电网供电。然而，今天的移动设备主要由电池供电。电池

22、供电。电池技术依然落后于微处理器技术电池技术依然落后于微处理器技术。锂离子电池仅能维持。锂离子电池仅能维持2-32-3小小时时。这样的设备运行时间限制意味着需要节约使用电能。特别地，对于一。这样的设备运行时间限制意味着需要节约使用电能。特别地，对于一个个Ad hocAd hoc移动网络，移动设备必须同时执行移动网络，移动设备必须同时执行端点系统端点系统（执行用户交互操作（执行用户交互操作和运行应用程序）和和运行应用程序）和中间系统中间系统（执行分组转发）的功能。为其它节点转发（执行分组转发）的功能。为其它节点转发分组需要消耗功率，这在分组需要消耗功率，这在Ad hocAd hoc无线网中可能是

23、相当显著的。无线网中可能是相当显著的。1410.2 Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战l在当前的在当前的InternetInternet上，上，TCPTCP依赖对来回路程时间（依赖对来回路程时间（RTTRTT）和分组丢失的测量）和分组丢失的测量得出网络中是否发生了拥塞的判断。不幸的是，得出网络中是否发生了拥塞的判断。不幸的是，TCPTCP不能够对移动性的存在不能够对移动性的存在和和网络拥塞网络拥塞加以区别。在一条连接上的节点移动可能引起分组丢失和长的加以区别。在一条连接上的节点移动可能引起分组丢失和长的RTTRTT。因此，。因此，需要对需要对TCPTCP做一些增强或改进做一些增强

24、或改进，保证传输协议能够执行适当，保证传输协议能够执行适当，不影响端到端的通信吞吐量。不影响端到端的通信吞吐量。l传统的客户传统的客户/服务器服务器RPCRPC（远地过程调用）过程是否适用于（远地过程调用）过程是否适用于Ad hocAd hoc网络？网络？Ad Ad hochoc网络包含异种设备和机器，网络包含异种设备和机器，并非每一个节点都能担当服务器的角色并非每一个节点都能担当服务器的角色。由。由客户机发起、请求服务器执行，然后等待返回结果的概念在带宽和功率都客户机发起、请求服务器执行，然后等待返回结果的概念在带宽和功率都受限的条件下是没有吸引力的。也许在受限的条件下是没有吸引力的。也许在

25、移动代理中做远地编程移动代理中做远地编程的概念更为的概念更为可取，因为这样可以减少在无线介质上于客户和服务器之间交换的信息量。可取，因为这样可以减少在无线介质上于客户和服务器之间交换的信息量。另外，在另外，在Ad hocAd hoc网络中移动设备如何访问一个远程的服务？一个设备如何网络中移动设备如何访问一个远程的服务？一个设备如何向网络中的其它成员通告它愿意提供的服务？所有这些问题都需要认真研向网络中的其它成员通告它愿意提供的服务？所有这些问题都需要认真研究。究。1510.2 Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战lAd hoc网络是内部网，除非它们连到了网络是内部网，除非它们连到了

26、Internet。不。不在本地区的黑客攻击不了这样的网络。但当在本地区的黑客攻击不了这样的网络。但当Ad hoc网网络跟有线网络连接的时候情况就不同了。通过络跟有线网络连接的时候情况就不同了。通过对邻接对邻接节点的身份验证节点的身份验证，用户可以知道邻居用户是友善的，用户可以知道邻居用户是友善的，还是敌意的。在一条还是敌意的。在一条Ad hoc路径上传送的信息可以用路径上传送的信息可以用某种方式进行保护，但是可能有许多个节点参与传输某种方式进行保护，但是可能有许多个节点参与传输或转发，必须通过或转发，必须通过对分组源发方的识别对分组源发方的识别使用流使用流ID或标或标记记对分组中继进行身份验证

27、对分组中继进行身份验证。1610.2 Ad hoc移动网络面临的挑战移动网络面临的挑战l综上所述，综上所述，Ad hocAd hoc网络网络需要具有需要具有自我组织自我组织的特征，它们必须的特征，它们必须执行路执行路由和分组转发功能由和分组转发功能。Ad hocAd hoc无线网络的无线网络的拓扑是动态改变的拓扑是动态改变的，因为随，因为随着时间变化，设备并不固定在特定的位置。节点非静止的事实意味着时间变化，设备并不固定在特定的位置。节点非静止的事实意味着着不宜采用中心的介质访问控制机制不宜采用中心的介质访问控制机制。在。在Ad hocAd hoc网络中的路由协议网络中的路由协议需要需要处理节

28、点的移动性和电源及带宽的限制条件处理节点的移动性和电源及带宽的限制条件。在。在Ad hocAd hoc无线网无线网络中的络中的组播需要是高效率组播需要是高效率的，使用洪泛则会引起对可用带宽的大量的，使用洪泛则会引起对可用带宽的大量消耗，并降低电池的使用寿命。消耗，并降低电池的使用寿命。Ad hocAd hoc设备依靠电池运行，通信协设备依靠电池运行，通信协议的低效率会显著地缩短这些设备的运行时间。现在的传输协议不议的低效率会显著地缩短这些设备的运行时间。现在的传输协议不是为无线是为无线Ad hocAd hoc网络设计的，特别地，网络设计的，特别地，TCPTCP是一个端到端的协议，是一个端到端的

29、协议，它不能够区分移动性和拥塞它不能够区分移动性和拥塞。最后，需要有新的方法来设计。最后，需要有新的方法来设计Ad hocAd hoc无线网络中的无线网络中的服务定位、服务提供和服务访问服务定位、服务提供和服务访问。总之，有许多具有。总之，有许多具有挑战性的问题需要我们去解决挑战性的问题需要我们去解决。1710.3 Ad hoc无线介质访问协议无线介质访问协议l无线无线MACMAC协议协议是一套规则或过程，它允许对无线共享介质的有是一套规则或过程，它允许对无线共享介质的有效利用。我们把效利用。我们把节点节点定义成试图访问介质的主机。定义成试图访问介质的主机。发送方发送方是是一个试图在介质上发送

30、的节点，一个试图在介质上发送的节点，接收方接收方是当前传输的接收者。是当前传输的接收者。MACMAC协议涉及每条链路的通信，但不是端到端的。协议涉及每条链路的通信，但不是端到端的。l在同步的在同步的MACMAC协议中，所有节点都同步到同一时钟。这是通过协议中，所有节点都同步到同一时钟。这是通过由一个时间主站定期广播信标实现的。所有的节点都倾听这由一个时间主站定期广播信标实现的。所有的节点都倾听这个信标，并把它们的时钟同步到主站的时间，因此需要有中个信标，并把它们的时钟同步到主站的时间，因此需要有中心的协调机制来同步时间事件。心的协调机制来同步时间事件。1810.3 Ad hoc无线介质访问协议

31、无线介质访问协议l在在异步的异步的MACMAC协议协议中，节点不必跟从同样的时钟，而是中，节点不必跟从同样的时钟，而是使用分使用分布式控制机制协调对通道的访问布式控制机制协调对通道的访问。因此，对通道的访问倾向。因此，对通道的访问倾向于采用基于竞争的机制。于采用基于竞争的机制。l按照通信起始者的不同，无线按照通信起始者的不同，无线MACMAC协议还可以分为协议还可以分为接收方起始接收方起始的的MACMAC协议协议和和发送方起始的发送方起始的MACMAC协议协议。在接收方起始的在接收方起始的MACMAC协议协议中中，接收方必须首先联系发送方，通知发送方它已经准备好，接收方必须首先联系发送方，通知

32、发送方它已经准备好接收数据。实际上，这是接收数据。实际上，这是一种形式的轮询一种形式的轮询。因为接收方不知。因为接收方不知道发送方是否确实有数据要发送。这也是道发送方是否确实有数据要发送。这也是一种被动形式的通一种被动形式的通信起始信起始，因为发送方不必发起一个请求。此外，该通信方式，因为发送方不必发起一个请求。此外，该通信方式只需要使用一个控制报文只需要使用一个控制报文，而在，而在RTS-CTSRTS-CTS方式中则需要使用两方式中则需要使用两个控制报文。个控制报文。1910.3 Ad hoc无线介质访问协议无线介质访问协议l在发送方起始的在发送方起始的MACMAC协议中协议中，首先由发送方

33、通知接收方它有数，首先由发送方通知接收方它有数据要发送。据要发送。MACAMACA（带冲突避免的多路访问）就是一个由发送（带冲突避免的多路访问）就是一个由发送方起始的方起始的MACMAC协议。发送方节点给接收方节点发送一个明确的协议。发送方节点给接收方节点发送一个明确的RTSRTS报文报文，表示它通信的意愿。随后接收方节点对该报文予以，表示它通信的意愿。随后接收方节点对该报文予以应答，说明它是否愿意接收来自发送节点的数据。如果愿意，应答，说明它是否愿意接收来自发送节点的数据。如果愿意，它就给发送节点返回一个它就给发送节点返回一个CTSCTS报文报文。接着，发送方就开始。接着，发送方就开始发送发

34、送数据数据。下面介绍现有的主要的。下面介绍现有的主要的Ad hoc MACAd hoc MAC协议。协议。2010.3.1 MACA-BI10.3.1 MACA-BI协议协议l带邀请的带邀请的MACAMACA协议协议（MACA By InvitationMACA By Invitation）是对）是对经典的三次握手经典的三次握手MACMAC协议的一种改变。如图协议的一种改变。如图10-110-1所所示，示，MACA-BIMACA-BI仅使用仅使用两次握手两次握手。没有。没有RTSRTS，取而代，取而代之的是之的是RTR(RTR(准备好接收准备好接收)。在。在MACA-BIMACA-BI中，中，

35、一个节一个节点在收到邀请后才能够发送数据点在收到邀请后才能够发送数据。值得注意的是，。值得注意的是，接收节点不必知道源是否有数据要发送。因此接接收节点不必知道源是否有数据要发送。因此接收方需要预测该源节点是否有数据要给它发送。收方需要预测该源节点是否有数据要给它发送。邀请的时机会影响通信的性能邀请的时机会影响通信的性能。2110.3.1 MACA-BI10.3.1 MACA-BI协议协议 2210.3.1 MACA-BI10.3.1 MACA-BI协议协议l一般说来，可以使用在一般说来，可以使用在源节点的分组队列长度和到达速率作源节点的分组队列长度和到达速率作为调整邀请发送的依据为调整邀请发送

36、的依据。实现这一方法的一种可能的途径是。实现这一方法的一种可能的途径是通过捎带在源发给接收方每个分组中的信息，让接收方知道通过捎带在源发给接收方每个分组中的信息，让接收方知道发送方的上述状态发送方的上述状态。因此，对于恒定位速率（。因此，对于恒定位速率（CBRCBR）交通，）交通，MACA-BIMACA-BI的效率比较高，因为预测机制可以工作得很好。然的效率比较高，因为预测机制可以工作得很好。然而，而，对于突发性交通，对于突发性交通，MACA-BIMACA-BI的性能可能不会比的性能可能不会比MACAMACA好好。l在非稳定交通的条件下，为了增强在非稳定交通的条件下，为了增强MACA-BIMA

37、CA-BI的通信性能，的通信性能，一一个节点在其队列长度或分组延迟超过某个可以接受的门槛值个节点在其队列长度或分组延迟超过某个可以接受的门槛值时，在时，在RTR(RTR(准备好接收准备好接收)被传输之前，该发送方仍然可以发被传输之前，该发送方仍然可以发送一个送一个RTSRTS。这就意味着。这就意味着MACA-BIMACA-BI现在又返回到了现在又返回到了MACAMACA。图。图10-210-2示出了在示出了在MACAMACA和和MACA-BIMACA-BI之间的差别。之间的差别。2310.3.1 MACA-BI10.3.1 MACA-BI协议协议 2410.3.1 MACA-BI10.3.1

38、MACA-BI协议协议l总之，总之，MACA-BIMACA-BI减少了发送减少了发送/接收轮换接收轮换的时间。在的时间。在MACAMACA中，每一次传送应该延迟一个从发送到接收的中，每一次传送应该延迟一个从发送到接收的轮换时间（最高达轮换时间（最高达2525微秒），以允许先前的发送方微秒），以允许先前的发送方转变为接收方式。因为转变为接收方式。因为MACA-BIMACA-BI仅使用单个控制报文，仅使用单个控制报文，所以减少了轮换限制所以减少了轮换限制。此外，。此外，MACA-BIMACA-BI中保留了中保留了MACAMACA的功能，包括的功能，包括MACAMACA的无冲突特征。事实上，的无冲突

39、特征。事实上，MACA-BIMACA-BI发生控制分组冲突的可能性是比较小的，因为跟发生控制分组冲突的可能性是比较小的，因为跟MACAMACA相比，它相比，它只使用了一半的控制分组数量只使用了一半的控制分组数量。2510.3.2 PAMAS协议协议l用于用于Ad hocAd hoc网络的网络的感知功率的带信令的多路访问协议感知功率的带信令的多路访问协议（P Power-ower-A Aware ware M Multi-ulti-A Access Protocol with ccess Protocol with S Signalingignaling）是）是基于基于MACAMACA协议，但增

40、加了分协议，但增加了分立的信令通道立的信令通道。RTS-CTSRTS-CTS对话就发生在这个通道上对话就发生在这个通道上。PAMASPAMAS通过通过有选择地关有选择地关闭不在发送或接收分组的设备的电源闭不在发送或接收分组的设备的电源来节约使用电池能量。来节约使用电池能量。l当节点当节点A A要给节点要给节点B B发送数据时，它首先发送一个发送数据时，它首先发送一个RTSRTS报文，并且进入等待报文，并且进入等待CTSCTS状态。如果状态。如果CTSCTS报文没有到达，节点报文没有到达，节点A A就进入二进制指数后退状态，并在就进入二进制指数后退状态，并在随后尝试再发送随后尝试再发送RTSRT

41、S。如果。如果CTSCTS报文到达了，节点报文到达了，节点A A就进入数据传输状态。对就进入数据传输状态。对于于接收节点接收节点B B说来，在发送说来，在发送CTSCTS报文的时候，它就进入了等待数据状态。报文的时候，它就进入了等待数据状态。如如果数据确实开始到达了，节点果数据确实开始到达了，节点B B就开始在信令通道上发送忙音，进入接收数就开始在信令通道上发送忙音，进入接收数据状态据状态。（。（共有两个通道：数据和信令，后者包括控制和忙音共有两个通道：数据和信令，后者包括控制和忙音）。）。2610.3.2 PAMAS协议协议l在在PAMASPAMAS中，中，如果节点听到不是指向它们的传输，就

42、如果节点听到不是指向它们的传输，就把自己关闭把自己关闭。每个节点独立地决定是否关闭自己的。每个节点独立地决定是否关闭自己的发射器。迫使一个节点发射器。迫使一个节点关电的条件关电的条件包括：包括：（a a）如果一个节点如果一个节点没有分组要发送没有分组要发送，那么在它的一个，那么在它的一个邻接节点正在发送的情况下，它应该关电；邻接节点正在发送的情况下，它应该关电；（b b）如果一个节点如果一个节点有分组要发送有分组要发送，但当，但当至少有一个邻至少有一个邻接节点在发送、另一个节点在接收接节点在发送、另一个节点在接收的情况下，它应的情况下，它应该关闭自己的收发器。该关闭自己的收发器。2710.3.

43、2 PAMAS协议协议l注意，当一个节点的注意，当一个节点的收发器关电时收发器关电时，它，它既不能既不能接收，也不能发送接收，也不能发送。应该使用探测装置来发现。应该使用探测装置来发现什么时候一个节点应该开电。关电时间长度是什么时候一个节点应该开电。关电时间长度是很关键的，因为它影响延迟和吞吐量性能指标。很关键的，因为它影响延迟和吞吐量性能指标。此外，一个节点仅可以有选择地此外，一个节点仅可以有选择地关闭它的数据关闭它的数据接口接口，并且，并且让信令接口继续加电工作让信令接口继续加电工作。2810.3.3 DBTMA协议协议l双忙音多路访问双忙音多路访问（DBTMADBTMA）协议是把忙音多路

44、访问（）协议是把忙音多路访问（BTMABTMA）的概念用于）的概念用于Ad Ad hochoc无线网络。无线网络。忙音多路访问忙音多路访问（BTMABTMA）可以解决隐藏终端的问题。然而）可以解决隐藏终端的问题。然而BTMABTMA依赖于无线最后一跳的网络结构，在这里依赖于无线最后一跳的网络结构，在这里有一个中心基站有一个中心基站服务于多服务于多个移动主机。当基站从一个特定的移动主机接收分组的时候，它给无线个移动主机。当基站从一个特定的移动主机接收分组的时候，它给无线单元内的所有其它节点发送一个忙音信号。因此，隐藏终端感知到忙音，单元内的所有其它节点发送一个忙音信号。因此，隐藏终端感知到忙音，

45、并且抑制其发射。并且抑制其发射。l在双忙音多路访问在双忙音多路访问（DBTMADBTMA）协议中）协议中使用两个带外忙音通知邻接节点将要使用两个带外忙音通知邻接节点将要进行的传输进行的传输。此外，。此外，单个共享通道单个共享通道被划分（时分）成数据通道和控制通被划分（时分）成数据通道和控制通道道。数据分组在数据通道上发送，控制分组（例如。数据分组在数据通道上发送，控制分组（例如RTSRTS和和CTSCTS）在控制通）在控制通道上发送。特别地，道上发送。特别地，一个忙音标示发送忙，另一个忙音标示接收忙一个忙音标示发送忙，另一个忙音标示接收忙。这这两个忙音在频率上是分隔的两个忙音在频率上是分隔的，

46、因此可以避免干扰。，因此可以避免干扰。(共有三个通道：数据共有三个通道：数据和控制共享一个通道、两个忙音信道和控制共享一个通道、两个忙音信道)。2910.3.3 DBTMA协议协议 3010.3.3 DBTMA协议协议l双忙音多路访问（双忙音多路访问（DBTMADBTMA）的的操作原理操作原理相对简单。要发送的相对简单。要发送的Ad Ad hochoc节点首先发出一个节点首先发出一个RTSRTS报文。当接收节点接收到这个报文，报文。当接收节点接收到这个报文，确定它已经准备好并且愿意接受数据时，它发出一个接收忙确定它已经准备好并且愿意接受数据时，它发出一个接收忙音报文，后随一个音报文，后随一个C

47、TSCTS报文。所有听到接收忙音的邻接节点都报文。所有听到接收忙音的邻接节点都被禁止发送。在接收到被禁止发送。在接收到CTSCTS报文时，源节点给周围节点发出一报文时，源节点给周围节点发出一个忙音报文后再发送数据。听到发送忙音的邻接节点被禁止个忙音报文后再发送数据。听到发送忙音的邻接节点被禁止发送，并且忽略接收到的任何传输。分析和试验表明，发送，并且忽略接收到的任何传输。分析和试验表明，DBTMADBTMA在性能方面要优于在性能方面要优于RTS-CTS MACRTS-CTS MAC机制机制。3110.3.4 MARCH协议协议l在在PAMAS(PAMAS(感知功率的带信令的多路访问感知功率的带

48、信令的多路访问)中我们看到，监听可能导致中我们看到，监听可能导致不必要的功率消耗。此外，今天的大多数无线站点都使用全向天线。不必要的功率消耗。此外，今天的大多数无线站点都使用全向天线。有一个新的有一个新的MACMAC协议，它在采用全向天线的协议，它在采用全向天线的Ad hocAd hoc移动网络中利用了移动网络中利用了监听特征。这就是监听特征。这就是采用简化握手过程的介质访问协议采用简化握手过程的介质访问协议MARCHMARCH(Media Access with Reduced Handshake)。l如图如图10-410-4所示，所示，MARCHMARCH通过减少控制开销量改善了无线多跳通

49、过减少控制开销量改善了无线多跳Ad hocAd hoc网网络的通信吞吐量络的通信吞吐量。跟其它接收方启动的协议不同，。跟其它接收方启动的协议不同，MARCHMARCH的运行不采的运行不采用交通预测机制。事实上，用交通预测机制。事实上，MARCHMARCH是利用全向天线的广播特征来减少是利用全向天线的广播特征来减少所需要的握手次数。在所需要的握手次数。在MARCHMARCH中，中，一个节点从收到的另一个节点发出一个节点从收到的另一个节点发出的的CTSCTS分组得知在其邻接节点数据分组的到达。然后它可以使用自己分组得知在其邻接节点数据分组的到达。然后它可以使用自己的的CTSCTS发起一个中继数据的

50、邀请。发起一个中继数据的邀请。3210.3.4 MARCH协议协议 3310.3.4 MARCH协议协议l图图10-410-4示出了全向天线的广播特征。节点示出了全向天线的广播特征。节点C C收到节点收到节点B B发送的发送的CTS1CTS1报文。这个特征意味着，报文。这个特征意味着，听到的听到的CTS1CTS1分组也可以用来向分组也可以用来向节点节点C C传达数据分组到达节点传达数据分组到达节点B B的信息的信息。接着，在数据分组被接着，在数据分组被节点节点B B接收以后，节点接收以后，节点C C可以通过可以通过CTS2CTS2分组邀请节点分组邀请节点B B转发那转发那个数据。个数据。l图图