无线局域网 WLAN 已被证明是当前所研究范围内最有效的无线接入网络之 一,无线局域网是实现将 Internet 业务扩展到无线移动环境的一种理想的方式, 而无线多接入系统已经被认为是未来无线通信系统的重要组成部分。

而无线多接入系统与协议序列的关系是密切的,我们认为在分组多址传输系 统中,时间被分成时隙,如果假设时隙是同步的,发送数据包的用户必须在这个 时隙内发送数据包。如果一个用户在时隙中传输,则该数据包必须被无错误接收 到。然而,当两个或多个用户同时在时隙中发送时,碰撞和被碰撞的数据包被认 为是不可恢复的。假设在发送节点之间是没有通信的,那么传输方案就是完全分 布式的。此外,信息通过数据包的内容传输,但不通过用户来接入信道,这决定 了是否发送数据包或是否在时隙中发送数据包,并且没有一般性的损失。数据包 的调度是通过分配给每个用户一个确定的二进制序列来实现的,它称为协议序 列。每个用户都会定期从指定的协议序列中读出位,如果该值等于 1,就发送一 个数据包。用户可以在不同的时间开始通信,而因为不从用户接收反馈信息,导

致协议序列间会产生相对延迟,这里假设协议序列的相对延迟是任意的,但必须 固定在传输会话中。本文的目的是为协议序列设计有限的延时。

1。2 无反馈冲突信道

无反馈冲突信道是信息论学者 Massey 和 Mathys [9]中提出的一种信道模 型。信道的单位为时隙,而且时隙的时间长度里有一个数据包。其无反馈的撞信 道模型(CCw/ oFB)模型如图 1。1 所示:

图 1。1 无反馈冲突信道的基本模型

该模型中假设有 M 个用户,由于无信道信息反馈,造成用户与接收者之间 均没有共同的时间参照,因此信道处于异步状态。为了表征这种异步状态,如图 1。1  所示,无反馈冲突信道模型引入时间偏移的概念。图 1。1 中的 xi (t) 表示第 i

个用户在本身时钟 t  时刻发出的信号, y(t) 表示接收者本身的时钟 t 时刻接收到

的信号,时间偏移i 则表示接收者时钟和用户 i 时钟的时间偏差,因此接收者在 自己的时刻 t 收到的来自用户 i 的信号,其实是用户 i 在自己的时刻 t i 发送的。 该系统的一个关键点在于,由于用户无法从信道得到反馈,因此所有用户均无法

得知这些时间偏移,接收者也无法提前知道这些时间偏移值。显然,当接收端观 察到两个数据包的起始发送时间的差值小于一个时隙长度时,这两个数据包就会 发生碰撞。

根据时间偏移值的不同取值,无反馈冲突信道可以进一步分为以下两种异步 情况:

(1) 时隙同步:时间偏移1,2 ,M 是时隙长度的任意整数倍,所有用户 都知道信道时隙边界。

(2) 非时隙同步:偏移1,2 ,M 是时隙长度的任意实数倍。所有用户都 不知道信道时隙边界。

时间在时隙同步情况下,数据冲突只有在两个以及两个以上的数据在同一时 刻发送时产生;然而在非时隙同步情况下,冲突情况就变得复杂得多,一个数据 包通信时间内的任意时刻有新的数据开始发送就会造成冲突,即在一个时隙内, 当两个以及两个以上的数据包有部分重叠就会产生数据包的碰撞。

如何设计一种可靠的信道接入控制算法是无反馈冲突信道中最重要的研究 问题 [9][10]。时分复用(Time Division Multiple Access,TDMA)是一种基础的集 中式信道接入协议,其工作原理是为共用一个通信信道的用户分配独立的时隙, 用户可以在该固定时隙发送数据包,而且数据包之间不会产生碰撞。但是 TDMA 对时钟同步要求严格,这对于无反馈冲突信道是无法实现的,因此 TDMA 无法 适用于无反馈冲突信道的信道接入。ALOHA 是一种最简单的随机型接入协议, 有两种分类,即纯 ALOHA 和时隙 ALOHA。其中,纯 ALOHA 的思想为只要节 点想发数据就满足,发现传输失败后再随机重发;然而时隙 ALOHA 对纯 ALOHA 作了改进,将时间轴划分为等长的时隙,每个数据包占据一个时隙的时间长度, 在时隙的起始时刻,所有节点都发送数据包。另外,载波侦听多路访问(Carrier Sense Multiple Access,CSMA)是在 ALOHA 的基础上发展而来,其主要思想为 “先侦听后发送”,即节点在发送数据前要先侦听此时信道状态,如果此时信道 空闲,就发送数据;若检测到信道为繁忙状态,则需退避一段时间再发送数据。 ALOHA 和 CSMA 接入机制都需要从信道得到反馈信息。由于无反馈冲突信道模 型下用户无法得到信道反馈信息,所以 ALOHA 和 CSMA 也不适合用作无反馈 冲突信道的接入机制。

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