支持多媒體業(yè)務的新型無線多跳網絡ＭＡＣ協(xié)議

（解放軍信息工程大學 信息工程學院， 鄭州 450002）

摘 要：提出了一種單信道無線多跳網絡同步媒體接入控制協(xié)議—M-TDMA。基于信道預約，協(xié)議采用分類調度機制以滿足多媒體業(yè)務中各類業(yè)務的服務質量需求。協(xié)議采用信道使用列表（CUL）、預約控制時隙、劃分競爭期和非競爭期等措施維護預約信道，降低分組沖突率，提高信道使用率。分析結果表明，協(xié)議在保證分組傳輸可靠性的同時，傳輸時延較低，能夠較好地支持多媒體業(yè)務的服務質量需求。

關鍵詞：無線多跳網絡；媒體接入控制；多媒體業(yè)務；信道預約

中圖分類號：TN91;TP393文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2009)04-1446-04

New distributed MAC protocol for multimedia services in wireless multi-hop networks

ZHANG Da-long，YU Hong-yi，LI Qing，HU Han-ying

（Institute of Information Engineering， PLA Information Engineering University， Zhengzhou 450002， China）

Abstract:This paper introduced the single channel synchronous MAC protocol (M-TDMA) for multi-hop wireless networks. Based on the channel reservation，designed the classified types scheduling mechanism to satisfy the quality of service (QoS) of the multimedia applications. The measure， such as channel using list (CUL)， control-slot reservation and dividing the competition/non-competition period， were used to maintain the reservation channel， reduce the packet collisions， and achieve high channel utilization. The studied results show that the protocol can ensure high transmission reliability and low delay， which can guarantee QoS of the multimedia applications.

Key words:wireless multi-hop networks； media access control； multimedia services； channel reservation

近年來，在無線環(huán)境中人們對多媒體業(yè)務的需求不斷增長，如何在無線多跳網絡中支持多媒體業(yè)務已成為研究的熱點之一[1~3]。根據(jù)QoS需求的不同，無線多跳網中的多媒體業(yè)務主要可分為兩大類，即時間敏感性和錯誤敏感性業(yè)務。時間敏感性業(yè)務要求較小的傳輸時延和時延抖動；錯誤敏感性業(yè)務要求有較高的傳輸可靠性，對傳輸時延和時延抖動的要求較低。目前，一些較為實用的協(xié)議（如IEEE 802.11[4]等）可有效支持錯誤敏感性業(yè)務的QoS需求。針對時間敏感性業(yè)務QoS需求的支持，目前還處于研究階段。文獻［5~7]提出，可通過提高時間敏感性業(yè)務優(yōu)先級降低業(yè)務傳輸時延。但是，采用這種方法時，協(xié)議性能會隨著業(yè)務量的增加而惡化。文獻[8，9]提出采用信道預約機制。通過信道預留不僅可以明顯降低業(yè)務分組的傳輸時延，還可有效避免新增業(yè)務對原有業(yè)務的影響，保證業(yè)務的連續(xù)性。但是，采用預約機制時必須考慮預約信道的維護和釋放等問題。

本文提出了一種新型同步MAC協(xié)議—M-TDMA。協(xié)議具有時隙結構簡單、實現(xiàn)復雜度低、健壯性較強等特點。協(xié)議要求網絡中的節(jié)點可獲得準確的全局同步信息。節(jié)點可通過使用GPS信號或者分布式同步策略[10]獲得同步。

1 M-TDMA協(xié)議

1.1 問題及分析

時間敏感性業(yè)務對分組的傳送時延和時延抖動有較高的要求。如果業(yè)務分組的傳送時延超過了一定的范圍，即使分組能夠正確到達接收端，此次服務也被認為失敗。另外，由于無線多跳網絡的多跳特性，經多跳轉發(fā)后就更難保證時間敏感性業(yè)務對時延的要求。對該類業(yè)務，保證其傳輸QoS需求的方法主要有三種，即固定分配專用信道、提高該類業(yè)務優(yōu)先級和信道預約。可以想見，采用固定分配專用信道方式時可以保證時間敏感性業(yè)務的QoS需求，其分組傳輸時延和時延抖動最小。但是，這種方法的信道利用率低；提高時間敏感性業(yè)務優(yōu)先級方法的基本思想是使時間敏感性業(yè)務分組以較大的概率優(yōu)先占用信道。采用這種方法可在現(xiàn)有成熟協(xié)議基礎上進行改進，協(xié)議實現(xiàn)較容易。但是，當協(xié)議支持多媒體業(yè)務時，網絡通常具有較大負載。在此情況下，由于競爭沖突的加劇，協(xié)議性能下降較快，甚至造成網絡癱瘓；信道預約方法以競爭為基礎，融合了第一種方法的優(yōu)點。MAC協(xié)議通過競爭為節(jié)點預先分配業(yè)務信道，后續(xù)分組使用已分配信道進行傳送，不必再次進行信道競爭。與第二種方法相比，可有效減少信道競爭，降低分組沖突概率，且傳輸時延和時延抖動較小。錯誤敏感性業(yè)務對分組傳輸?shù)目煽啃砸筝^高。現(xiàn)有研究表明，發(fā)送確認分組是保證該類業(yè)務傳輸可靠性的較好辦法。目前，許多協(xié)議（如文獻[4，5，11]等）均采用該方法。

考慮到支持多媒體業(yè)務時，網絡負載較大，各類業(yè)務間QoS需求的較大差異，多跳傳輸對時間敏感性業(yè)務的影響。協(xié)議以信道預約為基礎，采用分類調度機制保證不同類型業(yè)務的服務質量需求。對于時間敏感性業(yè)務，通過預約機制與提高業(yè)務優(yōu)先級相結合的辦法保證傳輸時延和時延抖動的需求；對于錯誤敏感性業(yè)務，通過在信道維護CUL分組中稍帶確認信息，保證其對傳輸可靠性的需求；廣播業(yè)務分組發(fā)送時，參照信道使用列表記錄的信道使用狀況，選擇空閑時隙傳送，提高廣播業(yè)務的成功發(fā)送概率。

1.2 主要思想

為了減少由于競爭造成的沖突，增加業(yè)務信道穩(wěn)定性，減少在業(yè)務傳送過程中由于沖突而造成的信道釋放和信道再次預約。在M-TDMA協(xié)議中，信道被劃分為競爭期（CP）和非競爭期（CFP）兩部分。信道競爭集中在競爭期中進行，控制信息交互、預約信道的維護及信道釋放等工作也在競爭期中完成；非競爭期主要完成業(yè)務分組的發(fā)送與接收。協(xié)議幀結構如圖1所示。

競爭期CP由預約（RP）和分配（AP）兩部分組成。整個CP期共包含N個時隙，RP和AP各占N/2個時隙。如圖1所示，假定N等于10，RP和AP分別占用5個時隙。RP中的時隙主要用于傳輸請求分組（TRQ）的發(fā)送，稱之為TRQ時隙； AP中的時隙主要用于傳輸響應分組（TRP）的發(fā)送，稱之為TRP時隙。RP中的TRQ時隙與AP中的TRP時隙相互綁定。所謂相互綁定是指當業(yè)務發(fā)起節(jié)點占用RP中的某個TRQ時隙后，收節(jié)點自動占用AP中對應位置的TRP控制時隙。將TRQ和TRP時隙分別集中配置主要基于以下兩點考慮：a）節(jié)點能夠偵聽到整個RP期中傳送的所有TRQ分組，綜合考慮周圍節(jié)點的信道預約情況后，可更加合理調配預約資源；b）TRQ與綁定的TRP時隙間有足夠的時間，保證節(jié)點的處理時延。如圖1所示，如發(fā)節(jié)點占用RP中的時隙2發(fā)送TRQ；收節(jié)點將自動選擇AP中的時隙7發(fā)送TRP。在非競爭期中，成功預約業(yè)務時隙后，節(jié)點將始終占用這些時隙，直到業(yè)務結束為止。

節(jié)點有業(yè)務需要傳送時，首先通過TRQ/TRP控制分組的競爭，實現(xiàn)業(yè)務時隙的預留。在TRQ/TRP分組中包含資源占用信息，該信息用于標志業(yè)務節(jié)點準備預留時隙的位置及個數(shù)等信息。節(jié)點如果完成了預約過程，將同時占用業(yè)務時隙和控制時隙。節(jié)點占用控制時隙是為了發(fā)送CUL分組、維護預約信道。

分類調度機制的使用，要求協(xié)議明確知道業(yè)務分組的類型。需要上層遞交業(yè)務分組時，標志該分組的類型。在本協(xié)議中，時間敏感性業(yè)務具有最高的優(yōu)先級，協(xié)議將優(yōu)先處理上層遞交的該類業(yè)務分組。由于預約機制的采用，時間敏感性業(yè)務只在發(fā)送第一個業(yè)務分組時競爭信道，后續(xù)業(yè)務利用已預約的業(yè)務時隙傳送，不需要再次競爭信道。錯誤敏感性業(yè)務的優(yōu)先級低于時間敏感性業(yè)務。節(jié)點有錯誤敏感性業(yè)務需要傳送時，可利用已預約的業(yè)務時隙發(fā)送。如果預約時隙已被時間敏感性業(yè)務占用，錯誤敏感性業(yè)務可重新競爭新的業(yè)務時隙，也可等待下一個非競爭期到來，再利用預約時隙發(fā)送。錯誤敏感性業(yè)務的確認信息，利用TRP時隙中發(fā)送的信道維護CUL分組捎帶發(fā)送。

在M-TDMA協(xié)議中，為減少信道競爭過程中的沖突和提高信道利用率，引入了信道使用列表（CUL）。該列表記錄節(jié)點兩跳范圍內所有鄰節(jié)點的信道使用信息。這些信息是節(jié)點競爭預約信道的重要依據(jù)；為維護網絡中已有的預約信道，減少業(yè)務傳輸過程中的沖突，協(xié)議通過預留的控制時隙進行預約信道的維護與沖突檢測；在采用信道預約機制的協(xié)議中，信道釋放是必須認真研究的問題。M-TDMA協(xié)議針對正常和異常情況下的信道釋放，分別采用信令釋放和超時釋放的方法，保證協(xié)議的正常運行。

1.3 關鍵技術

1.3.1 信道使用列表的更新與維護

信道使用列表記錄節(jié)點所有鄰節(jié)點的信道使用情況。節(jié)點競爭信道時，網絡中可能存在一些業(yè)務時隙已被其他節(jié)點預約，如果競爭節(jié)點試圖占用這些時隙就會產生沖突，從而使預約機制失效。因此，競爭節(jié)點引入CUL列表，掌握鄰近節(jié)點信道預約情況是必要的。通過CUL列表，節(jié)點可準確掌握當前業(yè)務時隙被占用的數(shù)量，被占用時隙的收、發(fā)狀態(tài)信息。這對節(jié)點評估網絡負載，解決網絡公平性及暴露終端等問題提供了方便。然而， CUL列表的使用以可靠、及時、準確為前提條件。如果節(jié)點使用過時的或錯誤的CUL列表，不僅不能獲得上述好處，反而會加劇傳輸中的沖突，惡化協(xié)議性能。因此，CUL列表的更新與維護是本協(xié)議中較為關鍵的問題。

協(xié)議中使用的CUL列表有兩種，即節(jié)點自身CUL列表和節(jié)點一跳鄰節(jié)點的CUL列表。這兩種CUL列表的更新與維護都是通過監(jiān)聽控制分組來完成。本協(xié)議中的控制分組包括用于信道競爭的TRQ/TRP分組，信道維護CUL分組和信道釋放RELEASE分組等。在節(jié)點自身CUL列表中，記錄了節(jié)點所有一跳鄰節(jié)點的信道使用情況。該列表的更新通過對TRQ、TRP分組中預約資源描述字段的監(jiān)聽完成；節(jié)點通過發(fā)送節(jié)點自身CUL列表，可完成一跳鄰節(jié)點CUL列表的更新。協(xié)議所使用的所有控制分組均包含CUL字段，該字段用于承載節(jié)點自身CUL列表信息。通過監(jiān)聽網絡中發(fā)送的各個控制分組，節(jié)點可完成一跳鄰節(jié)點CUL列表的更新。

1.3.2 預約信道的維護與沖突檢測

在協(xié)議中采用信道預約機制，可保證節(jié)點在較長時間內占用一條虛擬的專用信道，以滿足業(yè)務分組傳輸對時延和時延抖動的QoS需求。然而，正是這種對信道的長期占用，使得信道發(fā)生沖突的可能性明顯增大。因此，節(jié)點對預約信道進行維護和沖突檢測是十分必要的。

在協(xié)議中，預約信道的維護與沖突檢測通過預約的控制時隙完成。在業(yè)務傳送過程中，節(jié)點占用TRQ與TRP時隙，發(fā)送用于信道維護的CUL分組。在TRQ時隙中發(fā)送的CUL分組稱之為TRQ/CUL分組。同理，在TRQ時隙中發(fā)送稱之為TRP/CUL分組。CUL分組的功能主要有兩個：a）向移動到本節(jié)點通信范圍內的其他節(jié)點通報本節(jié)點資源占用情況，進行預約信道的維護；b）檢測網絡中可能出現(xiàn)的發(fā)送沖突。

CUL分組對沖突的檢測主要包括兩種情況：a）只有預約的業(yè)務時隙發(fā)生沖突；b）業(yè)務節(jié)點預約的控制時隙沖突或控制時隙及業(yè)務時隙均存在沖突。當節(jié)點預約的業(yè)務時隙沖突時，節(jié)點可以通過接收其他業(yè)務節(jié)點廣播的CUL分組了解沖突的發(fā)生，并以一定的規(guī)則避免沖突的再次發(fā)生；第二種情況下，在控制時隙中節(jié)點將在較長時間內不能正常地接收對端節(jié)點的CUL分組。在此情況下，節(jié)點認為預約的資源沖突。節(jié)點將釋放當前資源，并重新發(fā)起信道預約過程。

1.3.3 預約信道的釋放

由于信道預約機制的使用，預約資源的釋放成為一個必須考慮的問題。在正常情況下，資源釋放采用信令的方式進行；在異常情況下，預約資源根據(jù)超時計數(shù)器進行超時釋放。

1） 正常情況下的資源釋放 正常通信結束后，業(yè)務發(fā)起節(jié)點首先清除本節(jié)點CUL列表中該段資源的預約信息，并使用預約的TRQ控制時隙發(fā)送TRQ/RELEASE分組。業(yè)務接收節(jié)點收到RELEASE分組后，對自己的CUL列表進行更新，并在預約的TRP控制時隙中發(fā)送TRP/RELEASE分組。收、發(fā)雙方發(fā)送的RELEASE分組中都包含本節(jié)點的CUL列表。收、發(fā)雙方的所有鄰節(jié)點接收到RELEASE分組后，根據(jù)分組中攜帶CUL列表清除預約時隙的占用標志，從而完成信道釋放過程。

2）異常情況下的資源釋放 它是由于RELEASE分組沖突或節(jié)點移動，使其不能正確接收控制和業(yè)務分組造成的。節(jié)點在CUL列表中標注預約時隙的同時，啟動超時計數(shù)器。處于收、發(fā)狀態(tài)的節(jié)點，如果在一定時間內不能正確接收到CUL分組，節(jié)點首先在本節(jié)點保存的CUL列表中，清除相應時隙占用標志；然后在TRP或TRQ時隙中發(fā)送RELEASE分組。對于其他節(jié)點，在一定時間內如果不能監(jiān)聽到CUL分組，節(jié)點直接清除相應的時隙占有標志即可。

2 協(xié)議細節(jié)描述

當新節(jié)點進入網絡后，應首先進行信道監(jiān)聽，以獲取當前信道的使用狀況信息，更新信道使用列表。

節(jié)點競爭業(yè)務時隙前，首先查詢CUL列表，按照一定的策略為本節(jié)點和業(yè)務接收節(jié)點選擇可用的控制時隙與業(yè)務時隙，并在選擇的TRQ時隙中發(fā)送TRQ分組。收節(jié)點收到TRQ后，查詢本節(jié)點CUL列表。如果發(fā)節(jié)點預約的信道可用，業(yè)務接收節(jié)點根據(jù)TRQ中攜帶的資源預約信息更新自己的CUL列表，并使用綁定的TRP時隙發(fā)送TRP分組。TRQ和TRP分組中攜帶CUL列表，收、發(fā)節(jié)點的鄰節(jié)點根據(jù)接收到的CUL列表更新自己的CUL列表；如果發(fā)節(jié)點預約的時隙不能使用，收節(jié)點使用綁定的TRP時隙廣播本節(jié)點的CUL列表。發(fā)節(jié)點收到TRP確認后，根據(jù)本節(jié)點選擇的業(yè)務時隙，在CFP中發(fā)送數(shù)據(jù)。如果沒有收到TRP，發(fā)節(jié)點將在下一個CP到來時，重新發(fā)起信道競爭過程。

通信過程中，發(fā)節(jié)點和收節(jié)點將繼續(xù)占用控制信道，用于預約信道的維護和沖突檢測。對于需要進行確認的業(yè)務，分組確認信息通過TRP/CUL分組捎帶發(fā)送。通信結束后， 發(fā)節(jié)點和收節(jié)點分別在控制信道中發(fā)送TRQ/RELEASE和TRP/RELEASE分組釋放資源。收、發(fā)節(jié)點的鄰節(jié)點接收到釋放分組后，根據(jù)分組中攜帶的資源釋放信息更新CUL列表，釋放預約的資源。異常情況下，節(jié)點啟動超時釋放機制，清除預約資源占用信息。

廣播業(yè)務分組通常較小，對傳輸可靠性和發(fā)送時延的要求較低。該類業(yè)務傳輸時不使用預約信道。但是，必須考慮其發(fā)送過程對預約信道的干擾。在RP期結束后，發(fā)節(jié)點根據(jù)CUL列表隨機選擇可用業(yè)務時隙，以概率P在業(yè)務時隙中直接發(fā)送廣播分組。

3 性能分析

對M-TDMA協(xié)議性能進行分析前，首先作如下假設：每個節(jié)點只有一套無線收發(fā)系統(tǒng)，節(jié)點不能同時完成分組的接收和發(fā)送；在同一個RP中，每個節(jié)點最多只能發(fā)起一次信道競爭過程；不考慮物理層誤碼率，分組的傳輸錯誤都是由沖突造成的；網絡中控制信道數(shù)為M，節(jié)點完成一次預約過程后，占用的業(yè)務時隙數(shù)相同；一次業(yè)務傳輸過程中，所含業(yè)務分組的個數(shù)L服從參數(shù)為q的幾何分布。因此，一次業(yè)務傳輸過程中，業(yè)務分組個數(shù)等于j的概率可表示為p[Snum=j]=(1-q)qj-1。業(yè)務分組個數(shù)L的平均值可表示為=1/(1-q)。

經如上假設，可以用離散時間馬爾可夫鏈對每幀中正在進行通信的節(jié)點對的個數(shù)進行描述。令Pk，m表示狀態(tài)k到m的轉移概率，即狀態(tài)由上一幀中有k對節(jié)點正在通信，變?yōu)楫斍皫杏衜對節(jié)點正在通信的概率。當k、m＜M時，Pk，m可表示為

pk，m=ki=0{p(i pairs become idle)×N′-2m′n′=0[P(a particular valia configuration)×(number of valid configurations)]}(1)

其中：N表示網絡中節(jié)點的總數(shù)。如果在前一幀中有i對節(jié)點由忙變?yōu)殚e，則在當前幀開始時空閑節(jié)點數(shù)為N′=N-2(k-i)；m′=m-(k-i)表示在本幀中參與競爭并成功預約到信道的節(jié)點數(shù)；n′表示參與預約但預約失敗的節(jié)點數(shù)。

在業(yè)務分組長度服從幾何分布的條件下，一幀內，k對忙節(jié)點中有i對節(jié)點變?yōu)殚e的概率可表示為

p(i pairs become idle)=Cik(1-q)iqk-i(2)

假設空閑節(jié)點在某一幀內有業(yè)務分組需要發(fā)送的概率為p。當前幀開始時，網絡中空閑信道數(shù)等于M-k+i，有業(yè)務分組需要發(fā)送的節(jié)點選擇某一個空閑信道發(fā)起預約過程的概率為1/(M-k+i)。因此，某一種節(jié)點與信道間有效分配發(fā)生的概率可表示為

Pa particular valiaconfiguration=(1-p)N′-m′-n′(p/（M-k+i）)m′+n′(3)

為計算節(jié)點與信道間所有有效分配的數(shù)量，將節(jié)點和信道劃分為四個集合：發(fā)起了預約過程并預約成功節(jié)點的集合A；發(fā)起了預約過程但預約失敗的節(jié)點集合B；節(jié)點成功預約的信道的集合C；空閑信道的集合D。

通過計算劃分集合的方法數(shù)以及集合間的映射數(shù)，可以獲得節(jié)點與信道間所有有效分配的數(shù)量。該方法數(shù)可表示為

# number of partitions=N′m′

M-k+im′N′-2m′n′(4)

集合間的映射關系應遵循以下原則：

原則1 集合A與集合C間的元素一一對應。

原則2 集合B可與集合D中的任意元素相對應。

原則3 若集合B中的某個元素與D中的某個元素對應，則必有B中的另一個元素與D中相同元素對應。

根據(jù)原則1的規(guī)定，集合A與C元素間的映射數(shù)為m′!。根據(jù)原則2和3的規(guī)定，利用包含—排除原則可以獲得集合B與D間的映射數(shù)，其值可表示為

# mappings of set B=min(n′，M-m)y=0

(-1)yy!n′yM-my×(M-m-y)n′-y(5)

將式(2)~(5)代入式(1)可得

Pk，m=ki=0{Cikqk-i(1-q)iN′-2m′n′=0[(1-p)N′-m′-n′(p/（M-k+i)）m′+n′×Cm′N′Cm′M-k+iCn′N′-2m′m′!

min(n′，M-m)y=0(-1)yy!CyM-mCyn′(M-m-y)n′-y]}(6)

當m′＜0時，該事件為不可能事件；當k，m=M時，如果i=0，網絡中空閑信道數(shù)為0，事件發(fā)生的概率可表示為

P{k=M，m=M，i=0}=C0MqM(1-q)0(7)

利用式（7）對(6)進行修正，可改寫為

Pk，m=ki=1{Cikqk-i(1-q)iN′-2m′n′=0[(1-p)N′-m′-n′(p/（M-k+i）)m′+n′×Cm′N′Cm′M-k+iCn′N′-2m′m′!

min(n′，M-m)y=0(-1)yy!CyM-mCyn′(M-m-y)n′-y]}+C0MqM(1-q)0(8)

使用式(6)(8)可得到一步轉移概率矩陣，通過公式π=πP可以求得平穩(wěn)分布πm。在假設每個預約節(jié)點在每一幀中占用的業(yè)務時隙數(shù)相同的條件下，網絡平均吞吐量可通過E[TH]=(mπm)/M獲得。

在NS-2中對M-TDMA協(xié)議進行實現(xiàn)，并對其性能進行了仿真分析。仿真過程中，網絡中的節(jié)點均勻分布在500 m×500 m的區(qū)域內，節(jié)點通信半徑200 m。為實現(xiàn)業(yè)務的分類調度，協(xié)議添加了業(yè)務生成模塊。網絡中的業(yè)務統(tǒng)一由業(yè)務生成模塊產生，添加業(yè)務類型標志后，通過隊列調度模塊遞交給M-TDMA協(xié)議進行處理。

令M=5，圖2為不啟用信道預約機制，N分別等于10、15和25時，網絡平均吞吐量的變化曲線；圖3為啟用信道預約機制，N分別等于10、15和25時，網絡平均吞吐量的變化曲線。對比兩圖可以發(fā)現(xiàn)，采用信道預約機制時，網絡平均吞吐量明顯大于不采用信道預約機制；圖4為分別等于20和40，N等于10、15和25時，網絡平均吞吐量的變化曲線；圖5為通過理論分析和協(xié)議仿真獲得的網絡平均吞吐量數(shù)值對比圖。由圖可知，M-TDMA協(xié)議的性能與網絡中業(yè)務總量密切相關。當網絡中節(jié)點較少時，即使每個節(jié)點均有較繁重的業(yè)務，但是網絡中業(yè)務總量有限。因此，隨著單個節(jié)點業(yè)務量的增加，信道利用率變化較小。當網絡中節(jié)點個數(shù)較多時，隨著單個節(jié)點業(yè)務量的增加，網絡中業(yè)務總量增加迅速，由于競爭沖突造成的預約失敗隨之增加，從而造成了信道利用率的下降。當每次業(yè)務過程中所含分組個數(shù)L增加時。由于單位時間內節(jié)點競爭次數(shù)的減小，競爭失敗概率也隨之減小，信道利用率相對于L值較小時，會有一定程度的增加；圖5為協(xié)議性能仿真圖，協(xié)議仿真的結果驗證了對協(xié)議吞吐量的分析結果。

對于業(yè)務分組的時延和時延抖動，由于預約機制的采用，業(yè)務分組傳輸時延最大等于一幀的長度。在協(xié)議實現(xiàn)過程中，可以根據(jù)網絡具體應用環(huán)境及業(yè)務分組對時延的要求確定幀長。而業(yè)務分組的時延抖動僅與上層業(yè)務分組遞交時間有關，不存在逐跳累加的情況。

4 結束語

通過上述描述和分析可以看到，M-TDMA協(xié)議采用的基于信道預約的分類調度機制較好地滿足了多媒體業(yè)務傳輸?shù)腝oS需求。通過采用劃分競爭期和非競爭期，使用信道使用列表（CUL）等措施，緩解了信道競爭沖突，提高了信道利用率。M-TDMA協(xié)議已在實際環(huán)境中實現(xiàn)，并在自行開發(fā)的移動自組織網絡實驗平臺上進行了測試。通過測試發(fā)現(xiàn)，采用信道預約機制后，如果節(jié)點不能根據(jù)每次發(fā)送業(yè)務分組的實際大小及時、靈活地調整預約資源，將在一定程度上造成資源的浪費。在下一步的工作中，將針對已預約資源基于業(yè)務量的動態(tài)調整策略問題進行重點研究。

參考文獻：

［1］

KRCO S，PHILIPS B H，F(xiàn)ITAEK F.WWRF/WG4/ Ad hoc networking-subgroup white paper[C]//Proc of the 8th WWRF Meeting.Beijing:World Wireless Radio Forum，2003.

[2]PRASAD R，RUGGIERI M.Future trends in the wireless multimedia environment[C]//Proc of International Conference on Communication Technology Proceedings.Beijing:[s.n.]，2003:11-20.

[3]CHEN C S，WONG W S.Bandwidth allocation for wireless multimedia systems with most regular sequences[J].IEEE Trans on Wireless Communications，2005，4(2):635-645.

[4]Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISO/IEC 8802-11 IEEE P802.11 draft standard for wireless LAN: wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer specifications[S].New York: IEEE Press， 1999.

［5］LIN C R，GERLA M.Asynchronous multimedia multihop wireless networks[C]//Proc of the 16th Annual Joint Conference on IEEE Computer and Communications Societies Proceedings.Kobe: IEEE Press，1997:118-125.

[6]DENG D J，YEN H C.Quality-of-service provisioning system for multimedia transmission in IEEE 802.11 wireless LANs[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications，2005，23(6):1240-1252.

[7]KWON T，CHO D H.A novel two-phase access priority scheme in wireless communication systems[J].IEEE Communications Letters，2005，9(3): 216-218.

[8]ZHU Chen-xi.Medium access control and quality-of-service routing for mobile Ad hoc networks[D]. Maryland: Institute for Systems Research and University of Maryland，2001.

[9]JIA Min，CHEN Hui-min，YUAN Yu-han.A dual reservation MAC protocol based on CDMA for Ad hoc networks[C]//Proc of Asia-Pacific Conference on Communications.Perth:IEEE Press，2005:53-56.

[10]HONG Y W，SCAGLIONE A.A scalable synchronization protocol for large scale sensor networks and its applications[J].IEEE Journal on Selected Area in Communications，2005，23(5):1085-1099.

[11]TANG Zhen-yu，GARCIA-LUNA-ACEVES J J.Hop-reservation multiple access (HRMA) for multi-channel packet radio networks[C]//Proc of the 7th International Conference on Computer Communications and Networks Proceedings.Louisiana:IEEE Press，1998:388-395.