无线自组网多信道MAC协议中的暴露终端和隐藏终端问题【开题报告】

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1、毕业设计开题报告计算机科学与技术无线自组网多信道MAC协议中的暴露终端和隐藏终端问题一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义移动AdHoc网络是一种不依赖于任何基础设施而能随时随地组建、无中心自组织的临时性多跳网络，具有灵活、快捷等特点。近年来随着便携式设备在移动性、储存能力无线通信能力等方而的迅速发展，AdHoc网络得到了广泛应用。可以广泛地应用于军事战术通信、应急通信、协同移动通信、无线接入系统和传感器网络等众多领域。在AdHoc网络中，既不需要一个固定的网络结构，也不需要专用的固定的基站或路由器作为网络的管理中心，各节点兼有主机

2、和路由器两种功能。移动节点之间通过多跳无线链路来相互通信，每个移动节点在必要时都要充当路由器的角色来为其他节点转发数据包，他们都参与路由的发现和维护过程，从而构成了一个AdHoc网络。与有中心网络相比，AdHoc网络更坚固、更耐用，而且不需要提供固定的基础设施，用户就可以布置和操作分组无线网[1]。90年代以来，移动AdHoc网络的研究在世界范围内方兴未艾，已经从无线通信领域中的一个小分支逐渐扩大到相对较独立的领域[2]。目前，无论在国际上，还是在区域上（欧洲和亚洲等地区），周期性的AdHoc网络学术会议日益增多。基于AdHoc网络的媒体接入控

3、制（MAC）协议。主要是解决隐藏终端和暴露终端问题，影响比较大的有MACA协议，即RTS/CTS/ACK方案，控制信道和数据信道分裂的双信道方案和基于定向天线的MAC协议，以及一些改进类的MAC协议。有一些研究则是侧重于将IEEE802.11的MAC协议移植到AdHoc网络中。基于定向天线的MAC协议[3]在理论上性能较为优越，但在技术上实现的难度较大。由于AdHoc网络动态变化的网络拓扑结构以及无线信道自身的特点，在进行数据传输时，必须使用特殊的MAC协议进行[4]控制。目前己经提出了一些MAC协议如MACAW,FAMA,DBTMA,RIMA

4、和PAMAS等协议，但对现有的MAC协议进行严格地区分是非常困难的。因此根据AdHoc网络MAC协议使用的信道数目，目前在移动AdHoc网络中将MAC协议分为基于单信道、基于双信道和基于多信道协议。⑴单信道。典型的基于单信道的AdHoc网络信道接入协议有MACA、MACAW、IEEE802.11DCF和FAMA(FlooracquisitionMultipleAccess)基站捕获的多重接入等。（2)多信道。典型的基于多信道的信道接入协议有：HPMA（hopreservationmultipleaccess）跳隙预留的多重接入、multiple

5、channelCSMA、DCA（dynamicchannelassignment）、MMAC（multi-channelMAC）等[5]。国内学者所发表的AdHoc-2---网络的研究成果较少，主要成果基本上集中在路由协议的一些改进，少量成果涉及MAC协议的研究。可以说国内在该研究领域基本上是刚刚起步[7]。关于AdHoc网络的MAC协议的开发与研究主要是用来解决隐藏终端和暴露终端问题，而现在影响比较大的有MACA协议，即RTS/CTS/ACK方案，控制信道和数据信道分开的双信道方案和基于定向天线的MAC协议，以及一些改进的MAC协议。有一些研

6、究方向是侧重于将IEEE802.11的MAC直接协议移植到AdHoc网络中。基于定向天线的MAC协议在理论上性能较为优越，但是在技术上实现的难度很大。IEEE802.11的MAC协议采用了CSMA/CA作为竞争策略，就是利用“RTS一CTS”2次握手竞争信道，并且利用侦听虚载波进行避退。CSMA/CA虽然能够解决隐藏终端问题中的一个小类：隐发送终端问题，但是在单信道中“RTS(RequestToSend)一CTS(ClearToSend)一DATA一ACK”这种通信模式是仍然不可避免的。这也就说如果把IEEE802.11的MAC协议直接用在Ad

7、Hoc网络中将无法完全解决隐藏终端、暴露终端、错误资源误留这三大问题。在单信道MAC协议中始终无法解决暴露终端和隐藏终端这个问题。而传统的基于固定信道分配的多信道MAC协议，协议相对复杂并且对硬件要求过高。而如果使用多信道和动态信道分配技术，则可以很好地解决暴露与隐藏终端问题，能够更好地解决信道分配、接入控制、解决竞争和冲突避免问题，并且能够显著提高网络的吞吐量和网络的整体性能。AdHoc网络中MAC协议是一个很重要的研究领域，特别是对一直存在的暴露终端和隐藏终端问题的解决尤其重要。现在已经有很多文献提出了在单信道的条件下减轻隐藏终端和暴露终端

8、问题的方法，但是这些方法都要付出一定的代价，不适合一些应用领域。[6]而对于多信道MAC协议来说，也是存在暴露终端和隐藏终端问题的，解决多信道MAC协