跳頻超短波自組網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議研究.pdf

1、跳頻通信是擴(kuò)頻通信的一個(gè)分支，其突出優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性非常強(qiáng)，所以非常適用于軍事領(lǐng)域。通過(guò)頻率的不斷跳變，使得數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中很難被截獲，因此，跳頻通信的安全性較傳統(tǒng)的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)有非常大的提升。
　　 軍事上使用的跳頻超短波電臺(tái)使用超短波信道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。然而，由于跳頻通信體制以及超短波信道的特性，使得現(xiàn)有的Ad Hoc中的MAC協(xié)議，如CSMA/CA很難直接被應(yīng)用到跳頻超短波自組織網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行使用。
　　 在跳頻超短

2、波自組網(wǎng)中，使用跳頻時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)隙長(zhǎng)度非常大，且每個(gè)時(shí)隙都起于頻點(diǎn)跳變時(shí)刻。因此，CSMA/CA隨時(shí)偵聽(tīng)，隨時(shí)發(fā)送的特性無(wú)法應(yīng)用于跳頻超短波自組網(wǎng)中。在本課題設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)型QBDSP協(xié)議中，借鑒了EDCA以及802.11協(xié)議TSF的思路，但并不使用跳頻超短波自網(wǎng)絡(luò)中固有的跳頻時(shí)隙，而是在每個(gè)時(shí)隙的開(kāi)始設(shè)置一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)期并劃分小的粒度時(shí)隙MS(MicroSlot)，有效地降低了時(shí)延。同時(shí)，QBDSP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)量大的情況下，使各個(gè)

3、節(jié)點(diǎn)都以一定的概率在下一個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信道接入，有效地降低了沖突的產(chǎn)生。由于每個(gè)時(shí)隙都只能發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文，因此，在發(fā)送期保證數(shù)據(jù)可以完整發(fā)送的情況下，延遲時(shí)間并不會(huì)帶來(lái)很大的影響。
　　 在CSMA/CA的實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入信道時(shí)都需要等待一個(gè)DIFS時(shí)間，若信道空閑則進(jìn)行發(fā)送。在跳頻超短波通信中，由于每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)都只能在時(shí)隙開(kāi)始進(jìn)行偵聽(tīng)，因此，在接入節(jié)點(diǎn)數(shù)量大于1的情況下，必然會(huì)產(chǎn)生沖突。因此，QBDSP協(xié)議不采用DIF

4、S時(shí)間機(jī)制，而是使用隨機(jī)退避到之后任何一個(gè)微時(shí)隙來(lái)代替DIFS時(shí)間，有效地降低了沖突產(chǎn)生。
　　 由于短幀的傳送會(huì)嚴(yán)重影響時(shí)隙的利用率，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能，因此，QBDSP協(xié)議不使用RTS，CTS短幀。而是通過(guò)對(duì)發(fā)送概率進(jìn)行調(diào)整來(lái)降低隱藏終端的影響。同時(shí)，QBDSP協(xié)議為保證底層的快速傳輸不使用ACK進(jìn)行MAC級(jí)確認(rèn)。同時(shí)，QBDSP協(xié)議使用優(yōu)先級(jí)的方式，增加了之前有數(shù)據(jù)發(fā)送但未競(jìng)爭(zhēng)到信道的節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)到時(shí)隙的概率，保證了各個(gè)節(jié)點(diǎn)接入