(最新)基于数据优先级的adhoc网络mac协议研究

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1、Adhoc网络MAC协议研究基于数据优先级的王延年，郑晓庆(郑州大学信息工程学院，河南郑州450001)摘要:基于数据优先级提出了一种改进的无线MAC协议．数据在源节点按照一定策略被划分为不同的优先级，并且优先级信息被封装在数据帧中随数据在网络节点间移动;发送时，节点根据数据帧中的优先级调整IEEE802．11DCF中的竞争窗口，使不同优先级的数据帧使用不同的竞争窗口，以分散信道上的竞争压力，保证高优先级数据的优先发送．仿真结果表明，改进后协议不但明显减少了高优先级数据的传输时延，而且信道上的碰撞次数降低

2、了近50%，改善了网络的性能．关键词:IEEE802．11;数据优先级;竞争窗口，网络节点;Adhoc中图分类号:TP393文献标志码:A供有效支持，使反映事件属性的重要数据较一般数据具有更高的优先权快速到达目的节点．已有研究对优先级的处理只限定在节点层次，或者根据节点发送的数据量定义优先级，即使涉及到优先级数据的传递，也只限定在数据的源节点或某个节点，不能解决高优先级数据在网络中各个节点上的快速传送问题．为此，笔者提出改进MAC协议，使数据优先级具有可携带性，同时根据数据优先级调整竞争窗口，从而实现高优

3、先级数据在网络中不论是源节点还是转发节点的快速传递．0引言无线Adhoc网络中的MAC协议负责管理和协调用户共享的信道资源，直接影响网络的性能，是目前无线Adhoc网络的研究热点．O．Bouattay等［1］提出根据相邻节点的数量界定节点接入信道的优先级，使具有较多邻居的节点优先占用信道，尽快跳出节点密集区域，减少中转，以降低能耗，延长网络的生命周期．S．Zhaleh-pour等［2］针对移动Adhoc网络提出了两种自适应退避算法:TBA算法根据信道竞争情况调整竞争窗口大小，适用于负载较重的网络;SBA算

4、法则根据长度确定数据包的优先级，使较小的数据包以较大的概率接入信道．严少虎等［3］针对IEEE802．11DCF提出了一种“带优先级的退避算法”，根据网络中各个节点已经发送数据量的信息以及本节点欲发送数据的优先级计算竞争窗口，其缺点是不能很好地支持实时业务，尤其在网络负载较重的时候．杨玺等［4］针对可持续获得能量的情形，提出将传输的数据划分为不同的优先级，结合节点的能量水平和欲发送数据的优先级采用不同的路由策略．实际应用中，用户除要求Adhoc网络提供可靠的数据传递外，还会要求为突发事件的处理提1IEEE

5、802．11MAC协议的改进根据Adhoc网络使用的信道数目，MAC协议可分为:基于单信道的信道接入协议、基于双信道的信道接入协议和基于多信道的信道接入协议．IEEE802．11MAC协议是典型的基于单信道的MAC协议，其中DCF方式是IEEE802．11协议的基本访问控制方式．在DCF工作方式下，载波侦听机制通过物理载波侦听和虚拟载波侦听来确定无线信道的状态．另外使用RST/CTS机制进行信道预约，接收方在正确收到数据帧DATA时发送确认帧ACK给发送方．笔者在IEEE802．11DCF的基础上，根据数

6、据优先级，调整竞争窗口，使不同优先级的数据使用不同的竞争窗口，以降低信道碰撞概率，缩短传输延迟，改善网络性能．收稿日期:2010－10－10;修订日期:2010－11－16基金项目:河南省基础与前沿技术研究基金项目(72300410430)1．1优先级的可携带性为了判断数据的优先级以及考虑到数据要经在IEEE802．11DCF工作模式下，节点传输数据帧时，需要确定退避时间．退避时间的长短依赖于竞争窗口CW(ContentionWindow)的大小．IEEE802．11DCF使用的是二进制指数退避算法BEB

7、(BinaryExponentialBackoff)，CW的大小与发送的数据帧所经历的碰撞次数有关．节点发送数据时，若信道空闲，则随机取一个退避时间进行退避;退避结束时若信道仍然空闲则发送数据．在数据第一次被传输时，CW被置为规定的CWmin，即竞争窗口的最小值;每当发生碰撞，节点重新进行退避，竞争窗口扩大一倍，直至竞争窗口的最大值CWmax;当发送成功时，竞争窗口重新设置为原来的初值．退避时间tBF按公式(1)计算．过一次或多次转发，需要在数据帧中携带优先级的信息，以支持中间转发节点对数据优先级的识别．

8、为了保证兼容性，对802．11标准MAC数据帧格式［5］进行了扩展，在FrameControl字段与Du-ration/ID字段之间插入3字节的DP标记(DataPrioritytag)，用于标识数据的优先级，如图1所示．DP标记的前两个字节设为0xC000(0xC000在Duration/ID字段中为保留字段)．节点收到MAC数据帧时，如果检测到FrameControl字段后面Duration/ID字段的值是0xC000时，