自组织网络

一个节点获取周围节点忙碌与否的方式
1 接收节点或发送节点连续发送自己的忙碌 状态，当一个节点需要发送数据的时候， 只需要监听信道是否忙碌，不需要一直监 听
2周围节点连续发送监听信号， 当需要发送 数据的时候，他们的发送根据监听到的控 制信道 来决定是否可以发送
• FFT-DMAC协议 使用第一种方式获得节点的忙碌状态
Ad hoc网络
• 1、概念 • 2、MAC层的协议，以及一些改进方法 • 3、有向天线及其在Ad hoc中的使用
• 定义：由一组带有无线通信收发设备的移 动结点组成，多跳、临时与无中心的自治 系统
• 特征：
1、分布式控制，没有网络基础设施（base station）。
2、多跳性。因为无线结点的发射功率有限， 传输需要中间结点转发
3、动态的拓扑结构。无线结点的移动性， 决定了不断有新的结点的加入和旧的结点 的离开，拓扑结构也在不断的变化
• 优缺点：
优点：可临时的组网，抗损害能力强，比传统的基 于基础设施的网络有更大的优势。可应用于军事 通信，灾难救助等
缺点：a、转发需要其他的节点参与，干扰比较严 重
b、数据的多跳性存在安全问题 c、缺乏对视频会议等的服务质量保证
IABT协议
一个基于忙音的可感知干扰的MAC协议。 忙音：一组有着特定单频的正弦信号。 忙音计算公式是：
其中fs是当前接收端发出的忙音的频率，f1， f2是忙音所占用频带的低端和高端频率，Pt是当 前接收端能够容忍的噪声能量，Pmax是发送端的 最大发送能量。
• 假设节点A正在向节点B发送帧，节点B是 接收节点。节点C是一个潜在的发送端，C 的发送不对B的接收产生干扰，则必须满足
• 只要在以上的2和3区域区域发送数据，当 受到RTS后直接发送CTS不用检测信道， 这种可以解决暴露终端的问题，很难知道 该节点处在哪个区域
• 造成隐终端和发送终端的根本原因是： 1、潜在的发送端无法知道当前正在接受节
点的位置 2、正在接收消息的节点接收信息能量的大
小
基于此，提出了IABT协议
Pb'
PcGcGb
hb2 hc2 dc4b
• 改进方案
CCR协议 AVOS协议 DACS协议等
• 其中，Pb是节点B接收到的帧的能量，Pa 是节点A发送帧的能量，Ga，Gb分别是发 送端天线和接收端天线的增益(Gain)，ha， hb分别是节点A和节点B的天线高度，dab 是节点A和节点B间的距离。
采用两对忙音来
第一种：全向发送，进入聋状态，发送 FFT1+，离开聋状态，发送FFT1-
第二种：有向忙音，由接收端向发送端发送， 发送端发送之前，发送FFT2+，完毕后发 送FFT2-来通知这个方向的节点
谢谢
SNR
Pb
Pb'
d
4 cb
d
4 ab
• 同理：对节点c
• 假设各种物理参数一致，那么在节点B处 的 信噪比：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 所以：
• 一般情况下，取SNR=10，根据以上公式， 当接收端与发送端之间的距离在0到0.56Rt 的时候，隐终端很少会出现，这就解决了 隐终端的问题，这就是CCR协议选择的方 案，但是暴露终端的问题并没有解决
• AVOS在将距离再次划分 • 区域I：0.56Rt<d< Rt。在这个区域中，RTS/CTS
这种握手机制并不有效，被称为Underactive RTS/CTS 场景。 • 区域II：0.36 Rt<d<0.56Rt。在这个区域中， RTS/CTS能够有效的发挥作用，被称为Moderate RTS/CTS 场景。 • 区域III：0<d<0.36Rt。在这个区域中，RTS/CTS 可以有效的发挥作用，但是在这个区域外的其他 节点将变成暴露终端，这种场景被称为 Overactive RTS/CTS。
Ad hoc使用的是属于多跳共享的广播信 道，因此会引来很多的问题，如隐终端和 暴露终端的问题
隐终端：在接收节点的通信范围内，在发送 节点的通信范围以外的节点。
暴露终端：在发送节点的通信范围内，在接 收节点的通信范围外的节点
• 隐终端： • 暴露终端：
• MAC协议的分类 （1）按接入方式：随机接入，受控接入， 混合接入
a、知道B处可以容忍的噪音
b、节点C发送的信号传送到节点B处的能 量大小：SNR必须满足：
• 节点C可以通过下面的公式来获取节点B可 以容忍的噪声的大小：
• 当Pc的能量小于Pt‘的时候，就可以发送数 据了
• 有向天线 能够在某个特定方向上接收和发送的电磁 波
工作状态有四种：
o-o，o-d，d-o，d-d； d-d是距离最短的一种，一般使用d-o模 式
• 使用有向天线的优点： 1、扩大传输范围，减少了传输跳数，降低 时延
2、提高接收质量 3、增加空间复用，提高系统容量
• 原有的隐终端问题：
原有的暴露终端的问题
使用有向天线引入的隐终端问题 “聋”问题：
• 传统的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手 机制来协商通信，接收端能通知的范围依 然是o-o,存在过度保护，隐终端，还有聋问 题，引入了FFT-DMAC协议
（2）信道使用数量：单信道，双信道，多 信道
（3）使用天线类型：全向天线，有向天线
• 802.11 MAC层的DCF协议
帧交互顺序：RTS-CTS-DATA-ACK 采用：载波监听，信道预约，帧确认的机 制
• 问题
如图C本来可以 发送，被过度的 保护了
C的发送，会影响 B的接收，但是仍 然可以发送