20世紀90年代中期，隨著一些技術的公開，移動Ad Hoc開始引起人們的關注，成為移動通信領域的一個研究熱點Ad-Hoc（點對點）模式：ad-hoc模式就和以前的直連雙絞線概念一樣，是P2P的連接，所以也就無法與其它網(wǎng)絡溝通了。一般無線終端設備像PMP、PSP、DMA等用的就是ad-hoc模式。 在家庭無線局域網(wǎng)的組建，我想大家都知道最簡單的莫過于兩臺安裝有無線網(wǎng)卡的計算機實施無線互聯(lián)，其中一臺計算機連接Internet就可以共享帶寬。如下圖所示，一個基于Ad-Hoc結構的無線局域網(wǎng)便完成了組建。為了提高網(wǎng)絡性能，在無線環(huán)境下的多址接入沖突避免MACAW（MACA for Wireless）協(xié)議中，BHARGHAVAN建議使用RTS-CTS-DS-DATA-ACK的消息交換機制發(fā)送數(shù)據(jù)分組。MACA（multiple access with collision avoidance ）避免沖突的多路訪問，其基本思想是發(fā)送方刺激一下接收方，讓他輸出一個短幀，因此，接收方附近的站可以檢測到該幀，從而在接下去的數(shù)據(jù)幀（較大）傳輸過程中它們不再發(fā)送數(shù)據(jù)了。

Ad hoc網(wǎng)絡的前身是分組無線網(wǎng)（Packet Radio Network）。對分組無線網(wǎng)的研究源于軍事通信的需要，并已經(jīng)持續(xù)了近20年。早在1972年，美國DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）就啟動了分組無線網(wǎng)（PRNET,Packet Radio NETwork）項目，研究分組無線網(wǎng)在戰(zhàn)場環(huán)境下數(shù)據(jù)通信中的應用。項目完成之后，DAPRA又在1993年啟動了高殘存性自適應網(wǎng)絡（SURAN,SURvivable Adaptive Network）項目。研究如何將prnet的成果加以擴展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡，還要開發(fā)能夠適應戰(zhàn)場快速變化環(huán)境下的自適應網(wǎng)絡協(xié)議。1994年，DARPA又啟動了全球移動信息系統(tǒng)（GloMo,Globle Mobile Information Systems）項目。在分組無線網(wǎng)已有成果的基礎上對能夠滿足軍事應用需要的、可快速展開、高抗毀性的移動信息系統(tǒng)進行全面深入的研究，并一直持續(xù)至今。1991年成立的IEEE802.11標準委員會采用了“Ad hoc網(wǎng)絡”一詞來描述這種特殊的對等式無線移動網(wǎng)絡。

1 移動Ad Hoc網(wǎng)MAC協(xié)議退避算法

1.1二進制指數(shù)退避算法

退避算法就是網(wǎng)絡上的節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)沖突后，等待一定時間后再發(fā)，等待時間是隨指數(shù)增長主要用于CSMA的沖突分解用二進制指數(shù)退避可以取得較好的分解效果。在共用信道的情況下，當沖突發(fā)生以后，每個節(jié)點都進行一個隨機時延t,0

（1）當節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)成功時，調(diào)用rst_cw（ ），將競爭窗口cw_調(diào)整到最小值CWMin。

（2）當節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突時，調(diào)用inc_cw（ ）函數(shù)，將競爭窗口cw_加倍。當競爭窗口cw_超過最大值CWMax時，將競爭窗口cw_設置為CWMax。

（3）當節(jié)點連續(xù)7次發(fā)送數(shù)據(jù)失敗時，也調(diào)用rst_cw（ ），將競爭窗口調(diào)整到最小值CWMin。

BEB算法將帶來嚴重的不公平性，因為在節(jié)點一次發(fā)送成功后，將其競爭窗口調(diào)整為最小值CWMin，而其他發(fā)送數(shù)據(jù)失敗的節(jié)點的競爭窗口值變?yōu)樵瓉淼?倍，使競爭窗口值變得比較大。在后續(xù)的競爭中，競爭窗口小的節(jié)點在競爭中獲勝的可能性大。

1.2 乘性增加、線性減少（MILD）退避算法

為了改進IEEE 802.11 MAC協(xié)議中BEB算法的公平性問題，在MACAW中提出了乘性增加、線性減少退避算法MILD。該算法對BEB算法進行了修改，算法程序偽代碼如下：

其中，a和b是2個可調(diào)節(jié)的參數(shù)。在MILD退避算法中，一次發(fā)送成功后，競爭窗口減小b，若取適當?shù)腷值，則競爭窗口cw_不會大幅度減小。當節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突時，競爭窗口增加a倍，若a取值合理，則競爭窗口cw_也不會急劇增加。在參考文獻[2]中，a和b的值分別是2和1，即倍數(shù)增加，線性減少，并在無線局域網(wǎng)環(huán)境下進行了仿真。仿真結果表明，使用MILD算法比使用BEB算法的公平性要好。參考文獻[3] 在無線局域網(wǎng)環(huán)境下對MILD進行了進一步研究，結果表明，MILD在網(wǎng)絡負載很重的情況下，性能比BEB算法要好很多。但當網(wǎng)絡的負載很小時，MILD的性能不如BEB算法。這是因為它需要很長的時間才能從由偶然的碰撞引起的退避中恢復過來，而且，當激活的節(jié)點數(shù)量從很多急劇減少時，由于MILD對競爭窗口是線性減小的，不能很快地把競爭窗口cw_調(diào)整到最小，從而引起不必要的退避。最極端的情況為：當CWMin=31， CWMax=1 023時，用MILD算法最多要經(jīng)歷992次成功發(fā)送，競爭窗口cw_才能達到CWMin，而BEB算法只經(jīng)歷一次成功發(fā)送，競爭窗口cw_就可達到CWMin。

2 乘性增加、線性減少MILD退避算法的改進

在MILD退避算法中，當節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)失敗后，競爭窗口變?yōu)樵瓉淼腶（a=2）倍；當節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)幀成功后，競爭窗口減小b（b=1）。成功發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點的競爭窗口比發(fā)送失敗的節(jié)點的競爭窗口小得多，進而造成了信道接入的不公平性。為了改善公平性，應把成功發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點的競爭窗口增大，讓發(fā)送失敗的節(jié)點有更多的機會接入信道。根據(jù)這個思想，對MILD退避算法做出了改進，以達到節(jié)點公平地共享信道的目的。

在改進后的算法中，MILD算法中乘性增加部分保持不變，線性減少改為線性增加，當競爭窗口超過最大值時，把競爭窗口置為最小。本文把這種算法稱為改進的乘性增加、線性減少退避算法。改進后的偽代碼如下：

3仿真結果分析

在MAC協(xié)議研究中，信道接入的公平性是一個最常用的指標。公平性指數(shù)是衡量節(jié)點之間是否公平地共享信道的一個重要標志，在參考文獻[4]中使用了改進的公平性指數(shù)IFI（Improved Fairless Index），表示最大鏈路的吞吐量Throughputmax與最小鏈路的吞吐量Throughputmin之差與總的吞吐量Throughputtotal的比值，其表達式為：

IFI的值界于0與1之間。理想情況下，每條鏈路有相同的吞吐量，這時IFI=0；如果一個節(jié)點占據(jù)共享信道，而其他節(jié)點不能接入信道，則IFI=1，這是最不公平的情況。IFI越小，則所獲得的信道接入公平性越高。在本文中，采用式（1）來計算公平性。

仿真拓撲采用參考文獻[5]中所使用的線性拓撲，如圖1所示。節(jié)點之間的間隔為150 m，在彼此的通信范圍（250 m）之內(nèi)，在節(jié)點A、B之間，C、D之間分別有一條承載于UDP上的CBR流。假定節(jié)點A在0 s的時刻向節(jié)點B發(fā)送CBR流，節(jié)點C也在0 s的時刻向節(jié)點D發(fā)送CBR流，仿真時間為100 s，包的大小設置為1 000 B，信道速率為2 Mb/s。

由于MILD退避算法的參數(shù)可以調(diào)整，在仿真中，取a=2、b=1和a=2、b=2進行仿真。

與BEB算法相比，改進后的I-MILD算法在鏈路負載較高的情況下，可大幅度提高信道接入的公平性，且b=2時的公平性比b=1時的公平性好。

本文對改進后的I-MILD退避算法進行了仿真，并適當調(diào)整了I-MILD算法的參數(shù)，與采用BEB退避算法相比， 采用I-MILD退避算法能在很大程度上提高信道接入的公平性。