论文摘要
无线移动Ad Hoc网络是由无线信道连接的移动通信终端组成的临时性动态网络,非常适用于战争、救援、临时会议等环境下。由于不依赖于固定的通信基础设施,而且网络组织机动灵活,无线移动Ad Hoc网络被认为是未来个人通信系统的重要组成部分。无线移动Ad Hoc网络的研究涉及MAC、路由（Routing）、多播（Multicasting）、功率控制（Power Control）、QoS、安全（Security）等多个方面,本文主要针对无线移动Ad Hoc网络MAC接入协议及其公平性和接入效率（吞吐率、协议开销等）进行深入研究。在移动Ad Hoc网络MAC协议设计中,接入公平性和吞吐率是衡量MAC协议的重要指标。通过分析无线MAC接入中冲突避免退避策略,论文首先提出了基于排队论思想的退避公平算法。在基于排队论思想的退避公平算法中,退避时间对于每一个节点（包括新加入的节点）都是相同的。每个节点在发送RTS报文以前,先监听信道,若信道空闲就启动退避延时器;若信道忙碌就一直监听直到信道转为空闲再启动退避延时器。在延时等待过程中继续监听信道,暂时不发送RTS。如果等待期间又听到了信道转为忙碌,则停止延时器,继续监听,延时器中剩余的时间将作为新的退避时间参与下一次竞争。只有在信道空闲且退避时间为零的情况下,才发送RTS报文。一次交互成功,退避时间回到初始值。研究分析表明,排队退避算法具有较好的公平性。其次,论文提出了一种基于节点竞争失败次数（无效RTS）动态退避策略的移动Ad Hoc网络公平MAC接入协议。在基于RTS/CTS握手机制的MAC协议中,在网络负荷较大时,节点为了获得信道访问权,需要多次发送RTS报文,才能将数据报文发送出去。在争用信道成功之前,一个节点发送RTS争用信道的失败次数,在一定程度上反映了信道的繁忙状况。用节点竞争失败次数（无效RTS）进行计数的方法估计信道争用情况,动态地分配退避计数器初值,从而可实现移动Ad Hoc网络的公平MAC接入。研究表明,该接入方法能够有效地反映源节点特性,接入公平性好,在高负荷和低负荷的情况下都能提高网络吞吐量,提供良好的QoS保障。然后,论文提出了一种改进型FAMA（Fair Floor Acquisition Multiple Access）协议。FAMA-NCS协议有两个显著特点:一是通过延长RTS和CTS控制报文的长度来消除控制报文的冲突,较好地解决了隐终端问题:二是允许一次RTS-CTS交互成功后,节点可连续发送多个报文,从而增加了网络的吞吐量。通过对RTS/CTS握手机制和FAMA协议的分析,用节点竞争失败次数（无效RTS）对信道争用情况进行估计,动态调整FAMA协议中的报文序列长度,实现移动节点公平接入和保障较好的网络吞吐率。接着,论文提出了一种基于邻居节点状态的自适应调整竞争窗口的MAC接入协议。节点的冲突是邻居节点之间引起的。在一段时间内,有数据需要发送的节点越多,节点通信时越容易产生冲突。由于网络节点的各邻居节点在一段时间内的竞争节点数在一定程度上反映了网络的繁忙状况,竞争的邻居节点越多,表示信道竞争越激烈,网络越繁忙,反之网络比较空闲。据此,根据邻居节点中竞争节点数量来自适应地调整竞争窗口CW（Competititon Window）,从而提高了网络吞吐率。最后,论文研究并提出了一种基于邻居节点活跃状态评估策略的MAC接入协议BASNN（Based on the Active State of the Neighboring Nodes）。在无线Ad Hoc网络共享信道中,通常采用时延退避机制的MAC接入协议,BASNN采用概率退避机制。用邻居节点中的活跃节点数量确定结节点发送概率的方法,如果源节点有数据要发送,从此刻算起的之前T周期内,源节点的邻居节点中的活跃节点数量为n,则源节点以概率Min{α╱（n+1）,1}发送RTS预约信道,或者以概率1-Min{α/（n+1）,1}退避等待。分析和仿真结果表明BASNN协议有较高的信道利用率。