Ad﹢Hoc网络MAC协议公平性研究

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1、第42卷第6期2010年12月南京航JournalofNanjing空航天大学学报v01．42UniversityofAeronautics＆AstronauticsDec．AdHoe网络MAC协议公平性研究倪晓军王元元章韵陈春玲(南京邮电大学计算机学院，南京，210003)摘要：对IEEE802．11分布式协调功能(Distributedcoordinationfunction，DCF)的公平性进行了分析，指出了采用DCF方式进行接入控制时，因二进制指数退避算法的不合理而导致信道分配不公的问题。在

2、结合二维马尔科夫链模型对系统进行分析的基础上。提出了一种基于检测网络负载的自适应退避算法LDBSB(Loaddetectionbasedsel．f．adaptbackoff)。理论分析及仿真实验表明，所提算法在网络吞吐量、时延和公平性等方面较二进制指数退避算法有明显的改善。关键词：AdHoc网络；分布式协调功能；退避算法；公平性中图分类号：TP393．17文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)06—0769—05FairnessofMACProtocolforAdHOCNetwork

3、sNiXiaoh．，WangYuanyuan，ZhangYun，ChenChunling(SchoolofComputerScience＆Technology，NanjingUniversityofPosts＆Telecommunications，Nanjing，210003，China)No．62010Abstract：Thefairnessofdistributedcoordinationfunction(DCF)inIEEE802．11iSanalyzed．Itispointedoutthat

4、weaknessesofchannelallocationunfairnesswhenusingDCFaccesscontrolschemeduetoitsinherentnatureofbinaryexponentiallybackoffalgorithm．Toaddressthisproblem，aself-adaptbackoffalgorithm，calledtheLDBSB(10addetectionbasedself—adaptbackoff)，ispresentedbasedontwo

5、—dimensionalMarkovchainmodel．Theoreticalanalysisandsimulationresultsshowthatthealgo—rithmimprovesperformancesonthrough—put，delayandfairnesscomparedwiththebinaryexponentiallybaekoffalgorithm．Keywords：AdHocnetworks；distributedcoordinationfunction(DCF)；ba

6、ckoffalgorithm；fairnessIEEE802．11协议中主要的MAC层访问控制技术被称为分布协调功能(Distributedeoordina—tionfunction，DCF)E1。。DCF采用了载波侦听多点接入碰撞避免CSMA／CA(Carriersensemultipleaccesswithcollisonavoidance)策略，在冲突避免中采用了基于时隙的二进制指数退避策略BEB(Bi—naryexponentialbackoff)。研究发现，在网络拥塞情况下，采用DCF的网

7、络中，节点在信道争用过程中存在着严重的分配不公问题，部分节点会出现“饿死”现象。文献[2，3]针对网络拥塞环境，提出了减缓竞争窗口变化速度的算法，减轻了因竞争窗口变化过快造成的不公平现象。但这类算法在网络负载较收稿日期：2010-07-16；修订日期：2010—09—15作者简介：倪晓军，男，讲师，E—mail：nixj@niupt．edu．cn。轻的情况下，由于竞争窗口变化过缓，增加了网络的时延，减少了吞吐量。文献E41通过对碰撞概率的分析，提出了根据上次发送是否发生碰撞来动态调整竞争窗El的退避

8、算法，可有效改进DCF时隙选择概率的不均匀性，降低包碰撞概率。文献[53通过预测网络节点数，采用动态调整竞争窗口最小值的方法，使新算法能较好地适应网络的负载变化。本文在文献[63采用的基于二维离散时间马尔科夫链模型分析802．11DCF饱和吞吐量的基础上，针对BEB退避算法可能导致的信道争用时分配不公的问题，提出了一种基于网络负载检测的自适应退避算法I。DBSB(Loaddetectionbasedself-770南京航空航天大学学报第42卷adaptbackoff)