[科普中国]-媒体接入控制协议

简介

媒体接入控制(AX-MAC)协议。设计了一个基于1Markov链的模型，分析了协议阂值对协议性能的影响，并在一个9跳的线性拓扑上对协议性能进行了仿真分析。

AX-MAC协议设计虽然X-MAC和Boost-MAC分别改进了B-MAC，但这两种协议都有其自身的缺陷:

(1)固定的侦听间隔使得X-MAC不能很好适应动态网络负载。而传感器网络的很多应用场景的网络负载都是动态变化的，特别是一些监控类的应用。在这类应用中，在被监测事件没有发生前，网络中基本没有数据分发;当被监测事件发生后，事件区域内的所有节点都需要将监测数据快速转发到监测中心，从而短时间内形成网络流量的井喷。

(2)无论Boost-MAC如何调节节点的侦听间隔，前导序列的长度总是等于整个侦听间隔长度。因此，当网络负载较低时，节点侦听间隔会较长，导致发送前导序列的能耗会较大。另外，Boost-MAC根据前一次侦听的情况来断定网络负载程度并据此调节节点侦听间隔，并不是一个最优方案。

通过以上分析发现，X-MAC和Boost-MAC的缺陷可以被相互弥补，因此，设计了一种AX-MAC协议.节点周期工作一体眠，维护独立的工作周期.当节点有数据要发送时，将首先发送一个包含目的地址的短前导序列，然后侦听接收方的唤醒确认包.如果侦听到该确认包，表示接收节点已经被唤醒，则开始发送数据，否则将持续这一发送一侦听过程.非发送节点在醒来后，首先侦听是否有发送给自身的前导序列，如果有目的地址是自身的前导序列。

多信道媒体接入控制协议网络模型系统中设定一个控制信道和n个数据信道，网络中所有节点共享控制信道.通过在控制信道交换控制分组，节点可以获得接入业务信道的权利.数据信道用于节点发送接收数据和确认控制分组。每个节点采用两收一发的收发信机结构，收发不能同时进行，但可以同时分别接收数据和控制信息。没有发送或接收分组任务的节点，监测公共控制信道，记录各个码的使用情况并形成信息列表，该表是 IEEE802. 11标准中网络分配矢量(N AV)的扩展，保存下列数据(以节点X为例):

( 1)码分配列表.如果节点X的某一相邻节点使用某一扩频码，那么节点X将在其码分配列表中为该节点添加一条记录.记录包括4个字段:节点ID号;所使用的2扩频码;发送的业务类型(数据或语音);信道占用时间。

( 2)自由码列表.其内容根据码分配列表而动态地改变。

( 3)相邻节点所能容忍的最大干扰，并将此作为其发起会话建立请求的依据。

协议描述如果节点X向节点Y发送数据，其主要过程为:

( 1)节点X首先向节点Y发送控制分组RTS预约数据信道并标明信道将被占用的时间，RTS中包括X记录的空闲码字列表.如果节点X在定时器超时之前收到来自Y的应答分组CTS, CTS中指示1个双方都认为空闲的码字，表明节点X可以使用双方协商的信道发送数据分组.节点X在实际发送数据分组之前，要向其相邻节点广播发送确认控制分组(SACK) ,指出它要使用的码字，之后，X开始发送数据分组.如果节点X直到定时器超时仍没有收到来自节点Y的应答分组CTS,或是收到第三方节点的拒绝分组，这时节点X同样要向其相邻节点广播发送确认控制分组，释放它在RTS控制分组中指定的空闲码字，然后进入退避过程。

( 2)如果节点Y成功地接收到节点X的RT S,它将RTS中的空闲码字与自己记录表中的空闲码进行比较，并根据监测的信道状况，选出1个具有最小功率的信道码，在应答控制分组CTS中指出.否则节点Y保持沉默。

( 3)X或Y的邻节点Z，即第三方节点，当监测到CTS或发方确认控制分组时，知道RTS/CTS已经交换成功并将在指定的信道上进行数据传送，这时相邻节点Z更新它的码分配列表;如果新建立的会话引入的多址干扰有可能使正处于接收状态的第三方节点Z的信噪比低于它的最小值，则节点Z发出拒绝分组，阻止X与Y之间的通信建立。

结论支持语音擞据业务的多信道媒体接入控制协议，通过不同的帧间隔和改进的退避算法为语音业务提供了优先接入机制。由于在会话建立过程中考虑了多址干扰的影响，从而有助于系统吞吐量的提高。仿真结果表明，设置合适的仿真参数，协议可以满足语音擞据业务对吞吐量和时延的要求，在相同的应用条件下，其性能优于IEEE 802. 11协议对语音和数据混合业务的支持。