摘要：在介绍了ad-hoc网络的概念及特点的基础上，系统地论述了ad-hoc网络的多址接入技术，总结了适用于现代通信系统的mac协议所应具备的性能，并对开发ad-hoc网络这样一项复工程的方法做了详细的论述。

关键词：ad-hoc mac 无线网络

ad-hoc网络是一种无需固定网络作为支撑的网络形式。由于ad-hoc网络具有组网快速灵活、抗毁性强、成本低廉等优点，特别适用于军事、抢险救灾、电子教室等领域。这种网络已经成为无线通信领域中一种有效的通信网络形式而且已经取得了广泛的应用，如802.11系统、美军海击空一体化数字通信系统。

ad-hoc网络可分为ad-hoc wlan(ad-hoc wireless local area network)和mobile ad-hoc两类。adhoc wlan网络是一种全连通的网络，网络中的任一节点与其它所有节点仅相距一跳范围；mobile ad-hoc网络，即manet，是一种非全连通的网络，网络中任意两个节点间的距离大于或等于一跳范围。图1为上述两种网络的拓扑示意图。

1 ad-hoc网络的特点

与现有的移动通信网不同，ad-hoc网络不依赖固定网络，将地理位置分散的无线电台有效地组织在一起相互通信。由于没有中心基站的支持，组网的重担就落在各个无线电台上，因此这种网络也被称为自组织网。在移动的环境下，各无线电台间的通信链路是不固定的，甚至可能发生快速的变化。另外，应用于ad-hoc网络的终端设备大多为便携设备或车载设备，设备体积不能很大，且功耗受限，因此这种网络的单跳覆盖范围一般不会很大（军事领域的某些应用可能例外），而且双工方式大多为tdd（时分双工）。

对于mobile ad-hoc网络，拓扑的局部连通性是一个十分重要的特点。正是该特点导致了ad-hoc网络中“隐藏终端”的问题。如图1（b）所示，节点a向节点b发送信息时，节点c并不知道，这时如果节点c向b或d发送信息，会导致节点b处信号碰撞，无法正确接收信息。

2 ad-hoc网络多址接入协议

自从最早的aloha系统诞生以来，ad-hoc网络已经经历了30多年的发展历程。以往，ad-hoc网络的研究重点主要集中在路由问题，对mac协议的研究是近年来的热点。早期的ad-hoc网络采用的多址接入协议主要是aloha协议或csma（carrier sense multiple access）协议。由于csma协议较aloha协议性能优良，而且实现简单，因此取得了广泛的应用。但是，随着通信网络的发展，无论是aloha协议还是csma协议都显得有些力不从心。下面，就csma协议存在的问题进行简要分析。

*csma协议的网络通过率与归一化的载波检测时延密切相关，其公式如下：

β=τ·（c/l）

其中，τ为载波检测时延，它由链路的传播时延和物理层的检测时延组成；c为信道传输速率；l为分组长度。由该公式可以发现：随着传播距离的增长、信道速率的提高、分组长度的缩小，β会相应变大。当β达到0.2～0.3，甚至更高时，csma这类协议的性能就已经较差了（对于非时隙的csma/cd而言，β=0.2时，系统的通过率不足45%），不易再采用csma多址接入协议。

*在mobile ad-hoc网络中，由于隐藏终端和暴露终端的存在，使得csma协议对信道的利用率不高。

*csma协议是一种基于“竞争”的多址接入协议，这样的协议无法为每个节点保证传输带宽，分组在网络中的平均时延方差也会因此较大，不适合实时业务或需要qos保证的业务要求。

近年来，宽带化是通信系统的一个发展方向，而csma协议的通过率会随着信道速率的提高有所下降，显然不适合现代通信系统的发展。利用有限的信道资源，尽可能传输更多的信息或者为更多的用户提供服务一直是学者或工程师们追求的目标，而csma协议的信道利用率不高，尤其是在mobile ad-hoc的网络中，这是无法忍受的。另外，现代通信对多媒体业务的需求已经越来越大，可csma协议无法为实时业务（话音业务或视频业务）提供服务，这显然是要被淘汰的。