隱藏終端和暴露終端問題及解決方案.ppt

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1、隱藏終端和暴露終端問題以及解決辦法什么是隱藏終端和暴露終端“隱藏終端”（HiddenStations）：在通信領(lǐng)域，基站A向基站B發(fā)送信息，基站C未偵測(cè)到A也向B發(fā)送，故A和C同時(shí)將信號(hào)發(fā)送至B，引起信號(hào)沖突，最終導(dǎo)致發(fā)送至B的信號(hào)都丟失了?！半[藏終端”多發(fā)生在大型單元中（一般在室外環(huán)境），這將帶來效率損失，并且需要錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制。當(dāng)需要傳送大容量文件時(shí)，尤其需要杜絕“隱藏終端”現(xiàn)象的發(fā)生。（在接收節(jié)點(diǎn)的范圍覆蓋范圍內(nèi)，而在發(fā)送節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍外的節(jié)點(diǎn)。什么是隱藏終端和暴露終端暴露終端是指在發(fā)送節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)而在接收節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍外的節(jié)點(diǎn)，暴露終端因

2、聽到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送而可能延遲發(fā)送。但是，它其實(shí)是在接收節(jié)點(diǎn)的通信范圍之外，它的發(fā)送不會(huì)造成沖突。這就引入了不必要的延時(shí)隱藏終端和暴露終端問題產(chǎn)生的原因由于adhoc網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且工作在無線環(huán)境中，采用異步通信技術(shù)，各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)共享同一個(gè)通信信道，存在信道分配和競(jìng)爭(zhēng)問題：為了提高信道利用率，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)電臺(tái)的頻率和發(fā)射功率都比較低；并且信號(hào)受無線信道中的噪聲、信道衰落和障礙物的影響，因此移動(dòng)節(jié)點(diǎn)中的通信距離受到限制，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)不一定都能收到，從而會(huì)出現(xiàn)“隱藏終端”和“暴露終端“問題。QoS路由自組網(wǎng)QoS路由的

3、目標(biāo)是滿足QoS連接請(qǐng)求的一條或多條路由，同時(shí)提供足夠的路由資源信息，為管理控制機(jī)制提供支持，完成全網(wǎng)資源的有效利用。目前自組網(wǎng)的QoS路由問題還處在起步階段。無線自組織網(wǎng)絡(luò)的QoS研究主要集中在QoS模型、具有資源預(yù)約功能的信令、QoS路由協(xié)議和QoS媒體接入?yún)f(xié)議以及接納控制和調(diào)度等方面。?????由于無線自組織網(wǎng)絡(luò)具有無中心結(jié)構(gòu)，拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，節(jié)點(diǎn)資源受限，無線節(jié)點(diǎn)間相互干擾等特性，使得自組織網(wǎng)絡(luò)中的QoS路由設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)。這主要體現(xiàn)在：?????拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化使節(jié)點(diǎn)間鏈路狀態(tài)信息的獲取和管理維護(hù)困難。?????由于相鄰節(jié)點(diǎn)間存在“隱蔽終

4、端”、“暴露終端”、“侵入終端”等相互干擾，使得無線鏈路狀態(tài)難以確定，例如帶寬、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)等鏈路參數(shù)都很難及時(shí)獲取和更新維護(hù)。?????隨時(shí)存在的單向信道的存在使得QoS路由協(xié)議設(shè)計(jì)困難，主要體現(xiàn)在:認(rèn)知的單向性、路由的單向性和匯點(diǎn)不可達(dá)。?????每個(gè)節(jié)點(diǎn)資源有限，使得QoS路由選擇不能太復(fù)雜。隱藏終端和暴露終端問題對(duì)ad?hoc網(wǎng)絡(luò)的影響隱藏終端”和“暴露終端”的存在，會(huì)造成ad?hoc網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙資源的無序爭(zhēng)用和浪費(fèi)，增加數(shù)據(jù)碰撞的概率，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、容量和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。在ad?hoc網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)終端在某一時(shí)隙內(nèi)傳送信息時(shí)，若其隱藏終端

5、在此時(shí)隙發(fā)生的同時(shí)傳送信息，就會(huì)產(chǎn)生時(shí)隙爭(zhēng)用沖突。受隱藏終端的影響，接收端將因?yàn)閿?shù)據(jù)碰撞而不能正確的接收信息，造成發(fā)送端的有效信息的丟失和大量的時(shí)間浪費(fèi)（數(shù)據(jù)幀較長時(shí)尤為嚴(yán)重），從而降低了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。當(dāng)某個(gè)終端成為暴露終端后，由于它偵聽到另外的終端對(duì)某一時(shí)隙的占用信息，從而放棄了預(yù)約該時(shí)隙進(jìn)行信息傳送。其實(shí)，因?yàn)樵唇K端節(jié)點(diǎn)和目的終端節(jié)點(diǎn)都不一樣，暴露終端是可以占用這個(gè)時(shí)隙來傳送信息的。這樣就造成了時(shí)隙資源的浪費(fèi)。隱藏終端和暴露終端問題的解決辦法IEEE802.11提供了如下解決方案。在參數(shù)配置中，若使用RTS/CTS協(xié)議，同時(shí)設(shè)置傳送上限字節(jié)數(shù)，一

6、旦待傳送的數(shù)據(jù)大于此上限值時(shí)，即啟動(dòng)RTS/CTS握手協(xié)議：當(dāng)A要向B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送一個(gè)控制報(bào)文RTS（Requesttosend，請(qǐng)求發(fā)送）；V接收到RTS后，以CTS（Cleartosend，清除發(fā)送）控制報(bào)文回應(yīng)；A收到CTS后才向B發(fā)送報(bào)文，如果A沒收到CYS，A認(rèn)為發(fā)生了沖突，重發(fā)RTS，這樣隱發(fā)終端C能聽到B發(fā)送的CTS，知道A要向B發(fā)送報(bào)文，C延遲發(fā)送，解決了隱發(fā)送終端的問題。最后，B接收完數(shù)據(jù)后，即向所有基站廣播ACK（AcknowledgeCharacter，確認(rèn)字符）即確認(rèn)幀，這樣，所有基站又可重新可以平等偵聽、競(jìng)爭(zhēng)信道了。當(dāng)

7、B向A發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，C只聽到RTS控制報(bào)文，知道自己是暴露終端，認(rèn)為自己可以向D發(fā)送數(shù)據(jù)。C向D發(fā)送RTS控制報(bào)文。如果是單信道，來自D的RTS會(huì)與B發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文沖突，C和D無法成功握手，它不能向D發(fā)送報(bào)文。因此，在單信道條件下，暴露終端問題根本無法得到解決。在單信道條件下使用控制分組的方法只能解決隱發(fā)送終端，無法解決隱接收端和暴露終端問題。為此，必須采用雙信道方法，即用數(shù)據(jù)新到收發(fā)數(shù)據(jù)，利用控制信道收發(fā)控制信號(hào)。對(duì)于單信道無線自組織網(wǎng)絡(luò)，其MAC協(xié)議需要考慮的是如何充分利用信道，避免沖突。載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)(CSMA/CA)機(jī)制是目前應(yīng)用非

8、常廣泛的協(xié)議，節(jié)點(diǎn)通過物理信道偵聽(CCA)與虛擬網(wǎng)絡(luò)偵聽(NAV)結(jié)合的方式進(jìn)行載波偵聽，采用基于長幀間隙