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无线ad hoc网络作为一种无中心、无需基础设施的特殊无线通信网络，以其较高的灵活性和很强的抗毁性等优点在军事通信和民用通信方面得到广泛的应用。其中，信道接入协议决定了节点接入信道的方式及所能够获得的信道资源，对网络性能起着决定性作用。而无线ad hoc网络中拓扑结构的动态变化以及对无线信道特殊的共享方式，对信道接入协议的设计提出了新的挑战，因此信道接入技术一直是无线ad hoc网络的关键技术和研究热点之一。本论文结合福建省重大专项“新型数字化通信系统关键技术及其产业化”的需求，针对无线ad hoc网络中的MAC(Media Access Control)协议进行系统深入的探讨和研究，并取得一些创新性成果。
论文首先总结和分析了无线ad hoc网络中MAC协议的研究现状，在分析比较现有的一些MAC协议的基础上，选择了竞争类MAC协议中的IEEE802.11MAC协议和分配类MAC协议中的FPRP(Five-Phase Reservation Protocol)作为本文的研究重点。
针对802.11 MAC协议，论文对DCF(Distributed Coordination Function)机制所采用的退避算法进行了研究，提出了一种根据节点的节点度调整节点的退避指数步长的退避算法ND-BEB(Node Degree-Binary Exponential Back-off)。ND-BEB算法通过一种新的竞争窗口更新规则调整节点的竞争窗口，进而调整节点竞争信道的概率，以达到降低节点发生冲突的概率、提高网络吞吐率的目的。同时，论文采用Bianchi对退避过程建立的马尔可夫模型，对ND-BEB算法进行理论分析，在此基础上得出了退避指数步长关于节点度的隐函数方程，并通过MATLAB对隐函数方程求解得出了节点度与退避指数步长一一对应的查找表。仿真结果表明，与采用BEB(Binary Exponential Back-off)算法的DCF机制相比，采用ND-BEB算法的DCF机制能够明显改善协议的吞吐率性能，适合于能够容忍一定程度时延的应用场景中。
竞争类MAC协议竞争接入信道的特性使其不能有效地适应无线ad hoc网络环境的动态变化，同时该类协议不能完善处理由共享信道的接入方式所带来的流内竞争以及流间竞争。针对该问题，论文对分配类MAC协议在无线ad hoc网络中的性能进行了分析，并重点研究了FPRP协议。论文对FPRP的工作原理以及解决的关键问题进行研究，并对其进行仿真分析。仿真结果证明，FPRP中只允许每个节点预约一个时隙，使得后面的时隙没有得到充分利用，造成信道资源的浪费。针对该问题，论文提出了改进的FPRP(I-FPRP, Improved FPRP)协议，I-FPRP允许节点在竞争到一个时隙后仍然以一个合理的概率继续竞争第二个时隙，从而使得后面的时隙资源得到更加充分的利用。同时，为了得到节点参与二次竞争的概率，论文对FPRP中的多跳伪贝叶斯算法进行了适当调整，使得竞争第二个时隙的节点的竞争概率低于竞争第一个时隙的节点的竞争概率，从而满足协议的公平性要求。仿真结果表明，I-FPRP更加充分的利用了后面的时隙资源以及预先安排的操作轮次，提高了信道的资源利用率。