BTMA （Busy Tone Multiple Access） 方式 采用一条单独的信道来传输忙音－解决 隐藏终端问题 当节点接收分组或检测到信道上有载波 时就在忙音信道发送忙音，以阻止相邻 节点发送 节点比没有隐藏终端的CSMA略差，但可 以克服隐藏终端问题
无线网络MAC协议原理
RIBTMA （Receiver Initiated， BTMA） 协议
பைடு நூலகம்
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随机分配（Random Assignment）或竞争 (Contention)
面向广播式信道 连接到信道上的终端都可以向信道发送广播信息 所有终端都能接收到发自任意终端的信息，如果检 测试是发给自己的就接收，否则丢弃 代表协议有Aloha系列和CSMA系列 通过冲突分解算法（CRA）定义的规则解决冲突 适用于间歇性工作、非时延敏感的业务，如ＩＰ业 务、文件传送业务
三次 (Three-way) 握手机制
第一次在无线网络中采用握手信息的协议是 SRMA (Split-channel Reservation Multiple Access) 发送方使用ALOHA或CAMA决定何时向接收者 发送 “请求发送”RTS分组，CTS 通知发送者 何时发送数据分组
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带碰撞避免的多址接入协议(MACA) 可以用三次握手机制解决隐藏终端问题
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任何一个接收到RTS的工作站，将会等待一个 足够长的时间去让发送这个RTS的工作站接收 返回的CTS 任何一个接收到CTS的工作站将会避免与即将 由Ａ发送到Ｂ的数据碰撞 因区域有别的传输存在，导致有的站点接收不 到CTS 能接收到RTS而接不到CTS的站点不影响Ａ数 据的传输
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多址接入核心问题
对于一个共享信道，当信道的使用产生竞争时，如何 采用有效的协调机制或服务准则来分配信道的使用权
采用媒体（信道）访问控制MAC （Medium Access Control）技术实现
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多址接入的共同点
避免不同用户同时使用同一物理链路（信道）；否则 或产生干扰（主要为碰撞问题） 各用户之间的通信必须要有一个彼此都遵循的协议， 即多址接入协议或多址访问协议 理想的多址协议应能够使所有排队队列成为一个总队 列，由信道来服务，从而使信道的利用率高
无线网络MAC协议原理
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2、基于CSMA的无线MAC协议
基于ALOHA的竞争协议效率低的原因是碰撞和 重发 CSMA协议采用先听后说(Listen Before Talks) 的思想
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1-坚持CSMA 非坚持-CSMA p-坚持CSMA
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研究带内控制信息的CA协议时，一般假 设信道没有衰落，不存在捕获效应，分 组错误仅是由碰撞引起的 数据分组和控制分组在同一信道内传送
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两次(Two Way)握手机制
又称ACK机制,是一种最基本的握手机制 如802.11DFC(Distributed Coordination Function,分布协调) 中的基本访问机制 (BAM-Basic Access Mechanism) 只发送DATA和ACK，当正确接收后，立 即发送确认帧，发送方收到该确认后，知 道该确认帧已成功发送
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按需分配（Demand Assignment）
也称预约类或无竞争类 网络按某种循环顺序询问每个终端受否有数据发送， 如果有立即发送，否则询问下一个终端 根据询问方式，又可分为 集中控制和分布式控制 典型协议Token Ring 、PRMA、 DAMA等 按需分配，带宽浪费少，没有由于竞争而浪费的带宽 以及由此产生的时延
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三次握手RTS-CTS-DATA 存在隐藏节点的情况下，吞吐率比 ALOHA、CSMA和MACA好 并不能彻底解决“隐藏节点”和“暴露 节点”的问题 但能很大程度地阻止“隐藏节点”的产 生
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四次（握手）握手机制
四次握手机制包括RTS-CTS-DATA-ACK 减小节点的退避时延 当节点接到ACK后，可以发送 可以解决发送长帧时的碰撞问题 缓解“隐藏终端”，仍不能解决暴露终端
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MACA-BI(Multiple Access Collision Avoidance-By Invitation)协议
发送驱动协议 接收节点主动发送RTP( Ready Receive)分组 发送端根据RTP分组要求（发送速率、包长度） 发送数据分组
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依赖位置的载波侦听
隐藏终端 （Hidden Terminal） 暴露终端 (Exposed Terminal)
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隐藏终端
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暴露终端
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低功耗
电池 发射功率大影响频率复用
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无线MAC协议的分类
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面向数据的随机竞争MAC 协议
基于ALOHA的无线随机MAC协议，各用户 终端不必经过协调可各自发送自己的分组
基于载波监听（CSMA）的无线随机协议， 终端用户发送自己的分组之前需要侦听信道
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1、基于ALOHA的无线随机MAC协议
（1）ALOHA协议（纯ALOHA协议） 站点发送分组时，并不需要知道信道是否空 闲，直接发送 由于多用户随机发送，发送时间重叠，发生 碰撞（冲突） 发送端发送后一段时间内没有接收到确认， 就认为分组发生了冲突，经过一个随机延迟 后重发
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(1)1-坚持CSMA
CSMA技术的最简单方式 每个站点在发送前监测信道 信道空闲发送信息 如信道忙则一直坚持，一旦监测到信道 空闲则发送
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如果两个或以上的站点一监测到信道 空闲就发送信号，容易引起冲突
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（2）非坚持-CSMA
消除了大量的碰撞，性能比１-CSMA有所提高 负载较轻时，延迟时间长
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面向语音的固定分配MAC协议
FDMA TDMA CDMA
频分多址FDMA
将总的频带分成若干个子信道，每个子信道再分配 给每个用户 一个子信道在某一个时刻只能有一个用户
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(1) 频分多址FDMA
FDMA信道带宽非常窄，在移动通中只有 30kHz或更小 相对于 TDMA, 系统简单 为减小临信道干扰，对射频滤波器要求较 高 主要在模拟蜂窝系统采用（无绳电话） 数据连续传送
信息中带有识别码 接收节点只有解码并识别出自己是预定的接收 者后才发送忙音 距离接收节点发送半径Ｒ内的节点被抑制 解码需要时间，并不能完全消除隐藏终端
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带带内控制信息的CA协议
在同一无线信道上传输控制握手（Control Handshaking）信息 两次握手 三次握手 四次握手 。。。。。。
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MAC协议的指标与要求
延迟 吞吐率 公平性 稳定性
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无线MAC 协议面临的问题
资源有限 • 信道有限 • 带宽有限 信道为时变信号 • 无线信道特性随时间变化，从而引起传输质量、 传输容量和连接性变化 • 握手机制是缓解由信道衰落而引起信号时有时无 的有效手段 • 一次成功握手标志两站点之间的通信连接成功
分配策略
固定分配、随机竞争和按需分配
应用
面向语音、面向数据和面向综合语音与数据
拓扑结构
有中心 无中心分布控制
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固定分配（Fixed Assignment）
• 将一条信道分割成若干相互独立的子信道，每个 信道分配给一个或多个用户使用 • 频分多址（FDMA）、时分多址(TDMA)、码分多 址(CDMA)和空分多址(SDMA) • 面向信道，可以提供可靠的服务，信道利用率高 • 比较适用于实时性要求高或连续的流业务（语音 业务、视频业务等）以及通信量稳定的网络 • 用户不发送信息时，分配给他的信道浪费
无线网络MAC协议原理
MAC层协议的功能
定义以一定的顺序和有效的方式分配节点访问 媒体（信道）的规则
有两种极端的协调协议
完全自由（Free for All）式
•
只要有新数据立即传送，要解决碰撞重传问题
完全排序（Perfectly Scheduled）式 • 各个用户按照某种规则使用预定的区间在信道上 传输 • 确定传输顺序、时间长短、分配策略和方式
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P-坚持CSMA
介于上述两种方式之间 监听信道，如果信道空闲，以概率p发 送数据 延时到另一个时隙的概率为1-p 协议的性能取决于p的优化程度
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CSMA/CD
站点发送的同时检测信道 检测到冲突发送干扰组迫使发送节点停 止发送
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无线节点很难做到收发同时进行 即使可以同时收发，CSMA/CD也很难解 决在发送站点实现CD 即使可以在发送方实现CD，由于隐藏节 点和暴露节点，即使发送方检测到信道 空闲，在接收端仍可能存在冲突 无线通信中一般采用带有冲突避免的 CSMA/CA方式
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基于冲突避免CA的无线MAC协议
在CA机制中，节点在等待信道保持预
定的一段静默时间后才能发送 静默允许最差情况下的传输时延和处 理时延 为了解决隐藏终端问题， CA机制通过 阻止碰撞来提高协议性能
•带带外信令的CA协议－忙音多址 •带带内控制信息的CA协议－控制握手信息
无线网络MAC协议原理
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