Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中一種支持QoS的TDMA MAC協(xié)議*

張 浪,李大雙,毛建兵,景中源

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十研究所,四川成都610041)

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中一種支持QoS的TDMA MAC協(xié)議*

張 浪,李大雙,毛建兵,景中源

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十研究所,四川成都610041)

在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中MAC接入?yún)f(xié)議對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能起著至關(guān)重要的作用。目前提出的一些MAC協(xié)議大部分都從提高網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量及降低時(shí)延的角度出發(fā),而針對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)的QoS需求、接入時(shí)隙抖動(dòng)等具體的問題考慮不足。針對(duì)此問題,提出了一種新的基于業(yè)務(wù)需求的TDMA MAC協(xié)議。將數(shù)據(jù)段和控制段巧妙地設(shè)計(jì)為交叉形式,并在數(shù)據(jù)時(shí)隙分配算法中采用二叉樹分組選擇的方法,避免了在多時(shí)隙接入情況下各時(shí)隙之間的抖動(dòng)。引入業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)制度,在時(shí)隙分配算法中通過接入時(shí)延代價(jià)等參數(shù)來(lái)體現(xiàn),能夠滿足相應(yīng)的QoS需求。

自組網(wǎng) 動(dòng)態(tài)TDMA 介質(zhì)訪問控制協(xié)議 公平性

0 引 言

Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種分布式、自組織的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在特定區(qū)域內(nèi)只需要布置無(wú)線通信終端即可組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,并不需要固定基礎(chǔ)通信設(shè)施的支持。因此在軍事通信、搶險(xiǎn)救災(zāi)等場(chǎng)合有重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。MAC(Media Access Control)協(xié)議是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重要組成部分,其優(yōu)劣性將直接影響到整個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。

雖然目前針對(duì)TDMA MAC動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配的算法很多,但大多數(shù)協(xié)議都是從提高網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量以及降低時(shí)延兩方面進(jìn)行考慮,而對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)而言,缺乏更加細(xì)致的控制,很少考慮到時(shí)隙抖動(dòng)、QoS需求[2]等具體問題。

在文獻(xiàn)[3]中,Peng等人提出了一種時(shí)隙分配算法P-TDMA,使用優(yōu)先級(jí)來(lái)競(jìng)爭(zhēng)占用鄰域內(nèi)空閑時(shí)隙,能夠提高時(shí)隙利用率。不過其所選時(shí)隙位置分布具有很大隨機(jī)性,導(dǎo)致在多時(shí)隙情況下時(shí)隙之間抖動(dòng)很大,并不能滿足實(shí)時(shí)性精確度要求較高的業(yè)務(wù)。在文獻(xiàn)[4]中Kanzakid等提出的E-ASAP協(xié)議,該協(xié)議在ASAP上進(jìn)行了改進(jìn),可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)鄰域情況對(duì)幀長(zhǎng)進(jìn)行伸縮,盡可能提高時(shí)隙利用率。不過當(dāng)節(jié)點(diǎn)間業(yè)務(wù)量不對(duì)稱時(shí),也會(huì)造成資源浪費(fèi)。

為了解決上述問題,設(shè)計(jì)了一種新的基于業(yè)務(wù)需求的時(shí)隙分配協(xié)議M-ASAP(Modified Adaptive TDMA Slot Assignment Protocol),可以針對(duì)每個(gè)具體業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)改變幀長(zhǎng),并支持QoS。

1 M-ASAP算法

1.1 時(shí)幀結(jié)構(gòu)

M-ASAP時(shí)幀結(jié)構(gòu)如圖1所示,每個(gè)時(shí)幀由M個(gè)子幀組成,且M的值必須是2的冪值,這是基于方便實(shí)現(xiàn)時(shí)隙周期長(zhǎng)度伸縮的考慮。每個(gè)子幀包括控制段和數(shù)據(jù)段兩部分,每個(gè)控制段又分為N個(gè)控制微時(shí)隙,每個(gè)數(shù)據(jù)段也分為N個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙。

圖1 時(shí)幀結(jié)構(gòu)Fig.1 Frame structure

控制微時(shí)隙和數(shù)據(jù)時(shí)隙的周期都是一個(gè)時(shí)幀,而將控制段與數(shù)據(jù)段設(shè)計(jì)為交叉形式的主要原因是為了避免時(shí)隙間抖動(dòng),將在1.3節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.2 控制段

如圖1所示一個(gè)時(shí)幀中共有M×N個(gè)控制微時(shí)隙,每個(gè)節(jié)點(diǎn)固定分配一個(gè)控制微時(shí)隙,周期為一個(gè)時(shí)幀,因此同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可容納M×N個(gè)節(jié)點(diǎn)。控制微時(shí)隙固定分配后,不進(jìn)行復(fù)用。

MAC控制消息格式如圖2所示,控制段主要包括3方面信息的交互。這些交互信息在MAC控制消息中分別通過“時(shí)隙申請(qǐng)”、“鄰居時(shí)隙分配信息”、“沖突通知”3個(gè)字段進(jìn)行傳輸。

圖2 MAC控制消息格式Fig.2 Format of MAC control message

“時(shí)隙申請(qǐng)”,用于發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙資源預(yù)約申請(qǐng)。當(dāng)申請(qǐng)的時(shí)隙為空閑時(shí)隙時(shí),節(jié)點(diǎn)可立即占用發(fā)送數(shù)據(jù)信息,不過如果在一個(gè)時(shí)幀的偵聽期內(nèi)有任何鄰居節(jié)點(diǎn)回復(fù)沖突,則節(jié)點(diǎn)放棄使用,申請(qǐng)失敗。如果申請(qǐng)的時(shí)隙需要其他節(jié)點(diǎn)釋放,則發(fā)送申請(qǐng)后偵聽一個(gè)時(shí)幀,如一個(gè)時(shí)幀后未收到任何沖突回復(fù)則占用,否則申請(qǐng)失敗。如果申請(qǐng)失敗,節(jié)點(diǎn)會(huì)隨機(jī)退避一定時(shí)間后再次申請(qǐng),如多次申請(qǐng)均失敗則認(rèn)為此時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大放棄時(shí)隙申請(qǐng)。

“鄰居時(shí)隙分配信息”,用于發(fā)送本節(jié)點(diǎn)的一跳鄰居時(shí)隙分配信息。節(jié)點(diǎn)收到每個(gè)一跳鄰居的時(shí)隙分配信息后,便可知曉本節(jié)點(diǎn)兩跳鄰域范圍內(nèi)所有鄰居的時(shí)隙分配信息。如發(fā)現(xiàn)沖突則在“沖突通知”中發(fā)送相應(yīng)通知。本節(jié)點(diǎn)如需申請(qǐng)時(shí)隙資源,也需要通過這些收集到的鄰居時(shí)隙分配信息來(lái)選擇可用的時(shí)隙。

“沖突通知”,主要包括兩類沖突的通知。第一類是本節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的兩跳鄰域內(nèi)正在使用的數(shù)據(jù)時(shí)隙的沖突;第二類是新的時(shí)隙申請(qǐng)可能會(huì)造成的沖突。

1.3 數(shù)據(jù)段

首先分析一下目前大部分協(xié)議中存在的時(shí)隙抖動(dòng)問題。如圖3所示,為一種使用得較多的幀結(jié)構(gòu)(如P-TDMA、USAP[5]),暫將其命名為傳統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)。如果網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)需求多個(gè)時(shí)隙,在網(wǎng)絡(luò)有可用資源時(shí)能夠得到滿足。但它們的時(shí)隙具體位置往往是隨機(jī)分布的,因此時(shí)隙之間的抖動(dòng)性會(huì)很嚴(yán)重。如圖4所示,為一時(shí)幀中選擇2個(gè)時(shí)隙時(shí),其抖動(dòng)情況(設(shè)定N為10,每個(gè)控制微時(shí)隙0.1 ms,每個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙1 ms)。

圖3 傳統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)Fig.3 Traditional frame structure

圖4 傳統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中的抖動(dòng)情況Fig.4 Jitter of traditional frame structure

針對(duì)上述抖動(dòng)問題,M-ASAP中通過兩處巧妙設(shè)計(jì)避免了時(shí)隙間的抖動(dòng)。第一處是在幀結(jié)構(gòu)中,將數(shù)據(jù)時(shí)隙和控制微時(shí)隙間插分布,并將所有數(shù)據(jù)時(shí)隙分為N個(gè)組,每組有M個(gè)時(shí)隙。如圖5所示,第K組時(shí)隙由每個(gè)子幀中的第K個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙聯(lián)合組成。第二處在時(shí)隙分配算法中,每次分配只會(huì)在一個(gè)分組中進(jìn)行。

圖5 數(shù)據(jù)時(shí)隙分組結(jié)構(gòu)Fig.5 Group structure of data slot

在數(shù)據(jù)時(shí)隙分配算法中,通過上述兩處設(shè)計(jì)完全可以保證所選時(shí)隙間的嚴(yán)格周期性。在一次分配算法的執(zhí)行中即便選擇了最多的M個(gè)時(shí)隙(周期為一個(gè)子幀長(zhǎng)),所選擇的時(shí)隙也間隔均勻的分布在各個(gè)子幀中,如圖6所示(子幀長(zhǎng)度假定為11 ms),沒有時(shí)隙抖動(dòng)現(xiàn)象。而如果選擇的不是最小周期,則有二叉樹分配原則來(lái)保障其嚴(yán)格的周期性,因此也不會(huì)有時(shí)隙抖動(dòng)。

圖6 M-ASAP中最小幀長(zhǎng)時(shí)隙分布Fig.6 Slot distribution of M-ASAP in minimal frame length condition

下面介紹二叉樹映射及分配方法。M為2的冪值,因此可以將這樣一組時(shí)隙構(gòu)建成一棵二叉樹[6]。以第1組為例,設(shè)定M為8,N為4,其二叉樹結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。將二叉樹結(jié)點(diǎn)用標(biāo)簽(x,y)進(jìn)行標(biāo)示[7]:x為周期標(biāo)示(為了敘述方便,周期32代表一個(gè)時(shí)幀長(zhǎng)度);y為其在相應(yīng)周期內(nèi)位置標(biāo)示。

二叉樹上的結(jié)點(diǎn)實(shí)際上是特定時(shí)隙資源的集合,不同的結(jié)點(diǎn)代表不同的集合。如圖7所示最底層結(jié)點(diǎn)周期為32,各自對(duì)應(yīng)一個(gè)具體數(shù)據(jù)時(shí)隙,各自的y值為其在時(shí)幀中的具體位置標(biāo)號(hào)。如(32, 17)代表時(shí)幀中第17個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙。第三層結(jié)點(diǎn)周期為16,在每時(shí)幀中包含兩個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙。如(16,1)包含(32,1)和(32,17)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)隙。第二層結(jié)點(diǎn)周期為8。同理如結(jié)點(diǎn)(8,1)包括了(32, 1)(32,9)(32,17)(32,25)所對(duì)應(yīng)的4個(gè)具體數(shù)據(jù)時(shí)隙。最高層結(jié)點(diǎn)(4,1)包含該組中的所有數(shù)據(jù)時(shí)隙,周期為4。

圖7 二叉樹與數(shù)據(jù)時(shí)隙對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.7 Correspondence between binary tree and data slot

通過上述映射可見,無(wú)論選擇二叉樹中哪一層結(jié)點(diǎn),都能保障其嚴(yán)格的周期性,不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。

在選擇用于申請(qǐng)的時(shí)隙時(shí),優(yōu)先選擇組號(hào)較小的數(shù)據(jù)分組,這樣可以保證盡可能多的二叉樹高層次資源空閑以供后續(xù)選擇。

1.4 時(shí)隙選取算法

每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求,根據(jù)需求為每個(gè)業(yè)務(wù)選定一個(gè)優(yōu)先級(jí)。每個(gè)業(yè)務(wù)通過下面4步來(lái)選出可用于申請(qǐng)的時(shí)隙資源。設(shè)定M為8,N為4。

1)建立4組空閑二叉樹,將2跳鄰域節(jié)點(diǎn)和自己的時(shí)隙分配信息,填充到二叉樹上。如被占用,則在對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)上標(biāo)記并存儲(chǔ)相應(yīng)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí),以及占用該結(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)數(shù)。

2)在二叉樹上對(duì)某一結(jié)點(diǎn)a而言,如果另外一個(gè)結(jié)點(diǎn)b包含的時(shí)隙資源和該結(jié)點(diǎn)包含的時(shí)隙資源至少有一個(gè)相同時(shí),定義結(jié)點(diǎn)b為結(jié)點(diǎn)a的親屬結(jié)點(diǎn)。如圖7所示結(jié)點(diǎn)(16,1)的親屬結(jié)點(diǎn)包括(32, 1)(32,17)(8,1)(4,1)。

定義t為結(jié)點(diǎn)的自身代價(jià),具體含義為假設(shè)所有親屬結(jié)點(diǎn)都沒被占用,僅僅結(jié)點(diǎn)自己被占用時(shí),業(yè)務(wù)申請(qǐng)?jiān)摻Y(jié)點(diǎn)所需要付出的代價(jià)。如圖8所示,結(jié)點(diǎn)占用(16,1)的代價(jià)即為自身代價(jià)。如果該結(jié)點(diǎn)有多個(gè)業(yè)務(wù)占用,則其最終值t為每個(gè)業(yè)務(wù)t值之和。

定義T為結(jié)點(diǎn)的占用代價(jià),T和t的區(qū)別在于,實(shí)際上在二叉樹中,對(duì)于某一結(jié)點(diǎn)而言其親屬結(jié)點(diǎn)往往都不會(huì)是空的。在這種情況下,占用該結(jié)點(diǎn)的代價(jià)就不僅僅是t了。如圖8所示,如果需要占用(8,5)結(jié)點(diǎn),則其代價(jià)不僅是與現(xiàn)有的(8,5)結(jié)點(diǎn)占有者沖突,而且也會(huì)和其子結(jié)點(diǎn)(16,5)的占有者沖突,因?yàn)樗麄儗?duì)應(yīng)的具體時(shí)隙資源有重疊部分。因此二叉樹結(jié)點(diǎn)T值為所有親屬結(jié)點(diǎn)t值及自己的t值之和。

t值計(jì)算公式定義為:

其中,P為該二叉樹結(jié)點(diǎn)占有者優(yōu)先級(jí)的對(duì)應(yīng)值,優(yōu)先級(jí)越高其值越大。如果占用者等級(jí)高于或等于申請(qǐng)業(yè)務(wù)等級(jí),則其P值會(huì)被設(shè)定為一個(gè)極大值。L為該二叉樹結(jié)點(diǎn)所在層級(jí)的對(duì)應(yīng)值,層級(jí)越高其值越大。

圖8 二叉樹結(jié)點(diǎn)選取Fig.8 Selection of binary tree node

3)定義D為申請(qǐng)時(shí)延代價(jià),其含義為本次業(yè)務(wù)需求未能得到滿足帶來(lái)的時(shí)延,其計(jì)算公式定義為:

其中,P為本次業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的對(duì)應(yīng)值,L為欲申請(qǐng)資源在二叉樹上層級(jí)的對(duì)應(yīng)值。

4)將第二步計(jì)算出的所有T值進(jìn)行比較,選出最小的T值結(jié)點(diǎn)。假定該值為Tmin,再將Tmin與第三步計(jì)算出的D值進(jìn)行比較。設(shè)定一個(gè)參數(shù)a,如果a×D值大于Tmin值,則將該二叉樹結(jié)點(diǎn)確定為欲申請(qǐng)的資源對(duì)象,在下一次控制消息中申請(qǐng)。否則選取失敗,無(wú)可用資源。a是一個(gè)0到2的數(shù)字,其值越大則高等級(jí)業(yè)務(wù)越容易占有資源。

2 算法的分析

2.1 算法分析

每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)業(yè)務(wù),且可對(duì)應(yīng)不同的優(yōu)先級(jí)。并通過設(shè)定優(yōu)先級(jí)數(shù)、業(yè)務(wù)數(shù)、每節(jié)點(diǎn)總體業(yè)務(wù)量大小、a值大小,能適應(yīng)不同QoS需求情形。相比傳統(tǒng)協(xié)議而言,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)業(yè)務(wù)資源分配,因此在控制信息交互時(shí),開銷可能會(huì)略有增加。不過在寬帶通信條件下,增加的這點(diǎn)開銷對(duì)吞吐量和時(shí)延等指標(biāo)的影響都很小,而且相比于獲得的QoS效果而言這點(diǎn)犧牲也是值得的。

針對(duì)傳統(tǒng)幀協(xié)議中存在的時(shí)隙抖動(dòng)問題,采用了控制段、數(shù)據(jù)段交叉分布的幀結(jié)構(gòu),再結(jié)合二叉樹時(shí)隙分配方式,能實(shí)現(xiàn)幀內(nèi)和幀間的嚴(yán)格周期性,避免了時(shí)隙抖動(dòng),且沒有增加任何開銷。

2.2 算法仿真

通過與P-TDMA協(xié)議的仿真對(duì)比,分析協(xié)議性能。其中P-TDMA協(xié)議使用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)列表(動(dòng)態(tài)列表較靜態(tài)列表性能更高[8])。

采用Opnet進(jìn)行仿真,場(chǎng)景及參數(shù)設(shè)定:M取值為8,N取值為4,a取值為0.75,優(yōu)先級(jí)數(shù)為3,每節(jié)點(diǎn)可接入業(yè)務(wù)數(shù)為3。選取16個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在70 km×70 km的范圍內(nèi),每個(gè)節(jié)點(diǎn)通信距離為10 km,平均一跳鄰居數(shù)為3,平均兩跳鄰居數(shù)為8。通信帶寬設(shè)定為1 Mb/s。兩協(xié)議周期均選定為88 ms,控制開銷部分均為8 ms。

如圖9所示,1 Mb/s業(yè)務(wù)量理論上為網(wǎng)絡(luò)負(fù)載飽和業(yè)務(wù)量。在低于1 Mb/s時(shí),兩協(xié)議均能完全滿足業(yè)務(wù)需求。此時(shí)P-TDMA時(shí)延小于M-ASAP,這是因?yàn)榍罢咧皇褂米约旱闹鲿r(shí)隙,能快速接入,而后者需要申請(qǐng)時(shí)隙,且有可能會(huì)有申請(qǐng)沖突。

圖9 接入時(shí)延vs.負(fù)載Fig.9 Access delay vs load

在負(fù)載大于1 Mb/s后,P-TDMA的時(shí)延越來(lái)越大,這是因?yàn)橹鲿r(shí)隙已不能滿足需求,需競(jìng)爭(zhēng)額外的空閑時(shí)隙,但資源總是有限的,負(fù)載越大時(shí)延當(dāng)然也會(huì)越大。M-ASAP中,隨著負(fù)載增大,時(shí)隙沖突也增大,因此時(shí)延也會(huì)略微有增加。當(dāng)負(fù)載增大到時(shí)隙資源無(wú)法滿足時(shí),低等級(jí)業(yè)務(wù)會(huì)被丟棄,因此獲得傳輸機(jī)會(huì)的業(yè)務(wù)的時(shí)延不會(huì)有明顯增加。

如圖10所示,低負(fù)載情況下,所有業(yè)務(wù)均能獲得足夠的資源發(fā)送。而當(dāng)負(fù)載超過飽和值后,MASAP較P-TDMA明顯能獲得更大的吞吐量。因?yàn)镻-TDMA是根據(jù)優(yōu)先級(jí)列表對(duì)空閑時(shí)隙進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),然而某一鄰域內(nèi)空閑時(shí)隙很可能沒有被任何節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)成功,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。而M-ASAP不同,在業(yè)務(wù)量很大的情況下,任何一個(gè)鄰域內(nèi)任何一個(gè)時(shí)隙資源至少都有一個(gè)業(yè)務(wù)在使用。因此在大負(fù)載情況下,M-ASAP明顯可以獲得更好的吞吐量。

圖10 吞吐量vs.負(fù)載Fig.10 Throughput vs load

此處業(yè)務(wù)3即優(yōu)先級(jí)為最高等級(jí)的業(yè)務(wù)。在仿真中,將總體業(yè)務(wù)量大小相同的3個(gè)等級(jí)業(yè)務(wù)隨機(jī)分布在網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)上,觀察業(yè)務(wù)3發(fā)送率隨負(fù)載變化情況。如圖11所示,可明顯看出P-TDMA中業(yè)務(wù)3發(fā)送率在負(fù)載大于飽和值后不斷下降,那是因?yàn)閰f(xié)議沒有考慮QoS,在業(yè)務(wù)量較大時(shí),每個(gè)等級(jí)業(yè)務(wù)獲得額外時(shí)隙的機(jī)會(huì)是相等的。而M-ASAP中則是優(yōu)先滿足高等級(jí)業(yè)務(wù),因此在業(yè)務(wù)3的業(yè)務(wù)量大小沒有超過網(wǎng)絡(luò)容量極限時(shí)可以得到幾乎100%的發(fā)送率。

如圖12所示,我們?cè)诜抡嬷须S機(jī)取出有2個(gè)時(shí)隙需求的業(yè)務(wù),觀察其兩個(gè)時(shí)隙間的時(shí)間間隔。橫軸“接入時(shí)間”為該業(yè)務(wù)獲得的數(shù)據(jù)時(shí)隙發(fā)送時(shí)間,而“接入間隔”為本次數(shù)據(jù)時(shí)隙發(fā)送時(shí)間與上次發(fā)送時(shí)間之間的間隔。

圖11 業(yè)務(wù)3發(fā)送率vs.負(fù)載Fig.11 Transmission probability of service 3 vs load

圖12 接入間隔vs.接入時(shí)間Fig.12 Access interval vs access time

從圖12中可觀察到,盡管二者平均時(shí)間間隔都在44 ms左右,但P-TDMA的間隔時(shí)間相當(dāng)不穩(wěn)定,而M-ASAP中則是固定的44 ms間隔。這就是由1.3節(jié)中描述的傳統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙抖動(dòng)問題造成的,而M-ASAP的設(shè)計(jì)中解決了該問題。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)提出了一種新的基于業(yè)務(wù)需求的TDMA MAC協(xié)議。交叉形式的幀結(jié)構(gòu)結(jié)合二叉樹分組分配方法,避免了在多時(shí)隙接入情況下各時(shí)隙之間的抖動(dòng)。并采用了業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)制度,滿足QoS需求。仿真結(jié)果也表明,協(xié)議設(shè)計(jì)取得了較良好的效果,獲得了較高的吞吐量和較低的接入時(shí)延,同時(shí)滿足了實(shí)時(shí)性、QoS需求,克服了時(shí)隙抖動(dòng)問題。不過文章僅僅在理論和仿真上對(duì)協(xié)議進(jìn)行了分析,還需要進(jìn)一步在實(shí)踐中檢驗(yàn)其性能。

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A TDMA MAC Protocol Supporting QoS in Ad Hoc Network

ZHANG Lang,LI Da-shuang,MAO Jian-bing,JING Zhong-yuan
(No.30 Institute of CETC,Chengdu Sichuan,610041,China)

In Ad Hoc network,MAC access protocol plays a crucial role in whole network performance. Current MAC protocols are mostly designed from the perspective of improving throughput and reducing time -delaying,but ignoring the specific problems of different businesses,such as QoS requirements and time slot jitter.Aiming at the problem,this paper proposes a novel TDMA MAC protocol based on business demands.The data section and control section are cleverly designed in crossed style,and adopts the binary tree method is adopted in the slot allocation algorithm,thus to avoid the jitter of between various time slots in multi-slot access.The QoS requirements are satisfied by introducing the system of business-priority grades,reflected by parameters such as time-delaying cost in the slot allocation algorithm.

Ad Hoc;dynamic TDMA;MAC protocol;QoS

TP393

A

1002-0802(2014)10-1162-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.10.011

2014-07-13;

2014-08-20 Received date：2014-07-13;Revised date：2014-08-20