一种保证广播可靠性的无线自组网mac层协议

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1、一种保证广播可靠性的无线自组网MAC层协议摘要分析IEEE802.11DCF在实现广播数据传输中存在的问题，提出了一种新的无线自组网MAC层协议。采用循环访问的方式，分别向邻居节点发送数据。在网络负载较轻的情况下，该协议具有较好性能，能够实现可靠的广播。关键字无线自组网；MAC；广播0引言无线自组网是一种无线移动通信网络，由一组带有无线收发设备的移动自主节点组成的自治系统，移动节点之间作为对等实体通过无线链路连接，而不借助于任何已经建立的网络基础设施或集中管理。由于信道的动态变化以及分布式控制等特点，设计适用于移动自组网的分布式MAC层协议，已成为移动自组网的研究热点之一

2、。移动自组网的MAC层协议主要描述和实施无线移动节点对无线信道的多址接入。目前，所有无线自组网广播/多播路由协议都是利用无线信道的广播特性来实现的。例如，ODMRP[1]就是利用MAC层的广播特性来实现路由的发现和数据包的传输。因此，MAC层对于广播/多播路由的实现来说是十分重要的。IEEE802.11标准委员会制定了无线网络MAC层协议标准。但是，它只能为单播数据传输提供可靠性。它使用的是CSMA/CA载波监测机制，通过交换RTS/CTS/ACK控制帧来预约信道和保证数据帧的正确接收，实现可靠的数据传输。然而，对于广播数据来说，数据要被发送到所有的邻居节点，如果邻居节点

3、都试图交换CTS/ACK控制帧，必然会导致CTS/ACK帧在发送节点处的冲突。在本文中，我们提出了一种新的无线自组网MAC层协议，以一种循环访问的方式向各个邻居节点发送数据，能够实现可靠的广播。1预备知识该协议借鉴了IEEE802.11DCF的部分相关技术。所以，先对其进行简要的介绍是必要的。IEEE802.11DCF[2][3]是IEEE802.11标准委员会制定的无线局域网信道接入协议，用于adhoc结构的网络。IEEE802.11源于CSMA/CA，对CSMA/CA进行了扩展，加入了ACK控制帧来实现链路层的确认。它使用CSMA/CA的载波监听机制来监听信道，使用R

4、TS/CTS来实现信道的预约。在实现CSMA/CA过程中，采用了两种独特的技术。虚拟载波监听技术：RTS/CTS/DATA/ACK。网络中，节点A有数据要发送给节点B时，先发送一个RTS控制信号给节点B；节点B收到RTS后，回送一个CTS信号。RTS/CTS中有一个Duration/ID字段，用于指示无线资源被占用的时间。这样，在A和B的通信范围内，所有收到RTS或CTS信号的节点都将停止发送和接收数据，并且将它们的网络配置矢量（NAV）计数器设置为Duration/ID字段所对应的时间值；只有当NAV＝0时，这些节点才可以再次侦听无线链路。同样，在节点发送DATA/AC

5、K中也设定了信道被占用的时间。随机接入技术：一旦发生冲突，该节点要根据二进制指数退避算法计算随机退避时间。2新的MAC层协议2．1节点信息列表在我们提出的MAC层协议中，每个节点都需要保存三个列表：邻居列表（NEiGHBORLIST），发送数据缓存列表（SENDBUFFER），接收数据序列号缓存列表（RECEIVERBUFFER）。节点通过（RTS/CTS/DATA/ACK/HELLO）来确定和更新它们的邻居节点信息。节点收到其中任何一个帧时，将更新它的NEIGHBORLIST。当然，如果在一定的时间间隔之内没有收到来自NEIGHBORLIST中某一节点的以上任何一种帧，

6、将把该节点从NEIGHBORLIST中删除。在SENDBUFFER中存储着已发送但未被其所有邻居节点成功接收的帧的副本，这些帧还会被重新发送。当该节点的所有邻居节点都已成功接收一个数据帧时，该数据帧的副本将从SENDBUFFER中删除。SENDBUFFER中所能存储的数据帧数目不应小于所有节点中邻居节点数的最大值。除SENDBUFFER以外，每个节点还保存一个数据缓存队列用于缓存未发送的数据帧。最后，每个节点还保存着一个RECEVIERBUFFER列表，其中存储着已被成功接收数据帧的序列号。在发送节点发送的RTS中包括要发送数据帧的序列号，接收节点接收到RTS后，将REC

7、EiVERBUFFER中的序列号和RTS中的进行比较，判断是否存在未成功接收的帧的序列号。如果有，则在CTS中指出这些数据帧的序列号。2．2协议当节点有数据要发送时，首先通过CSMA/CA的载波监听机制来监听信道，像IEEE802.11DCF一样。如果信道是空闲的，发送节点向它的一个邻居节点发送RTS帧，在其中列出在SENDBUFFER中已发送的数据帧和当前要发送的数据帧的序列号。在收到RTS帧之后，这个邻居节点检查它的RECEIVERBUFFER列表，确定要接收的数据帧的序列号。当列表中缺少以前已发送的数据帧的序列号，则在C