Ad Hoc网络MAC协议中自适应退避算法研究

【摘要】AdHoc网络作为一种不依赖预设基础设施的多跳无线网络,具有组网快速灵活、自愈能力强、扩展性好等特点,因此得到了人们的广泛关注。介质访问控制(MediaAccessControl,MAC)层协议的设计是AdHoc网络的关键技术之一,它决定了多个用户如何公平、有效地共享有限的无线信道资源。由于AdHoc网络采用分布式控制方式,多个用户在网络中同时发送报文时会导致冲突,而采用何种退避算法来降低冲突概率,提高网络的吞吐量,保证用户接入信道的公平性成为MAC协议设计的难点。本文在分析各类MAC协议和退避算法的基础上,针对IEEE802.11分布式协调功能(DistributedCoordinationFunction,DCF)中现有退避算法的不足,提出了一种改进的退避算法—自适应对数退避(AdaptiveLogarithmicBackoff,ALB)算法。论文的主要研究工作如下：(1)分析了AdHoc网络的特点及其MAC协议的设计难点,并对AdHoc网络的MAC协议进行了分类研究,其中重点剖析了IEEE802.11MAC协议中DCF机制的实现原理。(2)分析了DCF机制中二进制指数退避(BinaryExponentialBackoff,BEB)算法在节点接入信道公平性、吞吐量等方面存在的不足,并对现有的改进退避算法进行了分类研究,其中重点剖析了对数退避(LogarithmicBackoff,LB)算法的实现原理及其优缺点。(3)针对BEB算法和LB算法的不足,提出了一种改进的退避算法—自适应对数退避(ALB)算法。在ALB算法中,当节点发送成功或失败时会采用自适应调整因子对竞争窗口的大小进行调整,由于该自适应竞争窗口调整因子是以竞争节点数目为变量的函数,可以随网络中信道的争用状况而动态改变,因此节点的竞争窗口大小能够自适应AdHoc网络的动态变化,这降低了节点之间的冲突概率,改善了节点接入信道的公平性。仿真结果表明,ALB算法在网络吞吐量、公平性、延时、丢包率方面的性能均优于BEB、LB退避算法,提高了AdHoc网络的整体性能。
【作者】汪丽；
【导师】李晓辉；
【作者基本信息】安徽大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】AdHoc网络；分布式协调功能；退避算法；自适应；竞争节点数目；

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