支持实时业务的同步接入FPRP及其改进的E-TDMA----郭岩

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1、支持实时业务的同步接入FPRP及其改进的E-TDMA 姓名： 郭 岩 学号：Z201517221 工作单位：中国电信洛阳分公司 联系电话：18937923118郑州大学2015级电子与通信工程一、FPRP协议1.FPRP协议介绍2.FPRP协议的关键问题3.FPRP的信道划分与帧结构4.FPRP的五握手竞争机制5.贝叶斯算法描述及竞争概率p的确定6.FPRP死锁现象的消除7.小结二、E-TDMA协议1.E-TDMA协议介绍及帧结构2.E-TDMA节点时隙状态3.E-TDMA协议中的资源预约过程4.E-TDMA协议中的资源释放过程1partFPRP协议1. FPRP协议介绍2.FPRP协议的关键

2、问题3.FPRP的信道划分与帧结构4.FPRP的五握手竞争机制5.贝叶斯算法描述及竞争概率p的确定6.FPRP死锁现象的消除7.小结FPRP协议介绍 FPRP(Five一Phase Reservation Protocol)：五步预留协议u 工作在半双工的同步网络中,又称为五握手预约协议。u FPRP在控制信道内，通过竞争的方式完成无冲突的广播信息资源的预约。该协议实现了全分布式的无线媒质接入控制,具有对网络规模的变化不敏感,有较高的灵活性、适应性、可靠性等优点。u FPRP不仅可以完成可靠的广播信息资源的预约,而且控制部分开销相对较小。u FPRP通过五次握手机制可以为广播业务预约无冲突的广

3、播信息时隙，节点一旦预约成功，广播业务的传送具有较高的可靠性。1partFPRP协议1. FPRP协议介绍2. FPRP协议的关键问题3.FPRP的信道划分与帧结构4.FPRP的五握手竞争机制5.贝叶斯算法描述及竞争概率p的确定6.FPRP死锁现象的消除7.小结FPRP协议的关键问题-对可靠广播的支持 FPRP把信道分为预约信道和信息信道，有业务要传送的节点在预约信道以概率p发起预约过程,通过控制分组的广播式的交互竞争信道资源。节点一旦竞争成功,就预约到与预约时隙相对应的广播信息时隙，节点自动占用该时隙进行数据传递直到下一次预约信道到来时自动释放该信息时隙，如果节点仍然需要信息时隙，就在下一个

4、控制信道中重新竞争资源。FPRP协议的关键问题-对可靠广播的支持排除节点的移动造成的冲突：u 在没有非孤立死锁(两个邻节点由于没有公共邻节点可能会共同预约到相同的信息时隙)的情况下，FPRP保证了预约到的资源在两跳范围内是无冲突的广播信道，源节点的广播业务可以被所有的一跳邻节点正确接收。u 在有非孤立死锁的情况下,FPRP通过发送EP分组将非孤立死锁现象发生的概率减小到极小。因此,称FPRP可为节点预约到无冲突的广播信息资源。FPRP协议的关键问题-接收节点冲突检测机制 无线通信的特点使得发送节点无法直接探测到接收节点处的冲突,但是,多个分组同时到达接收节点时,接收节点可以探测到分组的冲突。因

5、此,FPRP通过接收节点发送冲突报告来通知发送节点有冲突发生。FPRP协议的关键问题-隐藏终端问题u 隐藏终端问题是移动自组织网络MAC层协议必须解决的问题，也是影响广播业务的可靠性的重要因素。u 隐藏终端是指在接收终端的通信范围内而在发送终端的通信范围外的终端，隐藏终端因侦听不到发送终端的发送而可能向接收终端发送数据,造成数据在接收终端处发生碰撞。u FPRP通过控制分组的交互解决隐藏终端问题。FPRP的预约节点向邻节点广播一个很小的预约分组,邻节点侦听到多个预约分组时就知道有多个预约节点的预约分组在该邻节点处发生冲突,该邻节点发送一个冲突报告分组通知预约节点有冲突发生,从而通过控制分组的交

6、互解决了隐藏终端问题。1partFPRP协议1. FPRP协议介绍2. FPRP协议的关键问题3. FPRP的信道划分与帧结构4.FPRP的五握手竞争机制5.贝叶斯算法描述及竞争概率p的确定6.FPRP死锁现象的消除7.小结FPRP的信道划分与帧结构 FPRP信道被分为控制时期和信息时期，相应的,帧结构被分为预约帧和信息帧。帧结构的具体划分情况如图所示，RF为预约帧,在每个RF后根据不同的应用场合跟有不同数目的信息帧(IF),但是在同一网络环境下,信息帧的数目是确定的。RF和IF中包含的时隙数目相同(这里假设包含有N个时隙),RF中的时隙称为预约时隙(RS)，IF中的称为信息时隙(IS)。FP

7、RP的帧结构FPRP的信道划分与帧结构 RF中的预约时隙与IF中的信息时隙一一对应,也就是说,节点一旦在RF的某个RS中竞争成功,它将占用紧随在RF之后的IF中相应位置的信息时隙(IS),直到下一个RF到来为止。每一个RS划分为M个预约周期(RC),每个RC是一个五握手预约过程。在RC中,节点通过五握手机制完成资源预约。FPRP的帧结构1partFPRP协议1. FPRP协议介绍2. FPRP协议的关键问题3. FPRP的信道划分与帧结构4. FPRP的五握手竞争机制5.贝叶斯算法描述及竞争概率p的确定6.FPRP死锁现象的消除7.小结FPRP的五握手竞争机制 所谓五握手竞争机制,指的是节点在

8、竞争周期经过五次信息交互完成信息时隙的预约。FPRP中的五次握手运行的基本过程如下:(1)预约请求阶段(RR，Reservation Request Phase) 在该阶段中,需要预约资源的节点以概率p向一跳邻节点广播一个预约请求(RR)分组。发送RR分组的节点在协议中称为预约节点(RN)。不需要进行资源预约的节点在该阶段进行监听,这些节点可能从邻节点那里收不到RR分组,也可能会收到一个或多个RR分组。有多个RR分组到达时,节点将在信道上监听到一次碰撞。FPRP的五握手竞争机制(2)冲突报告阶段(CR，Collision Report Phase) 如果节点在RR阶段侦听到两个或两个以上的预约

9、请求分组,该节点就知道在该预约周期中有多个预约节点同时发起竞争,则该节点在CR阶段广播一个冲突报告(CR)分组，否则它保持沉默。通过在该阶段对CR的监听,RN判断它的RR是否和别人发生碰撞。如果未接收到CR,RN认为它所发送的RR被每个邻节点正确接收。这样,一个RN节点就变成了一个发送节点(TN)，在下面的预约证实阶段就可以预约时隙。很明显,RR/CR交互消除了隐藏终端问题。FPRP的五握手竞争机制(3)预约证实阶段(RC，Reservation Confirmation Phase) 在这个阶段里,预约被建立。TN在这个状态里广播一个预约证实(RC)分组通知一跳邻节点相应的时隙被预约,每一个

10、正确接收到这个RC的一跳邻节点都知道了该时隙己被预约,它们将在信息期的相应时隙里从TN接收信息,并且不再竞争该时隙。FPRP的五握手竞争机制(4)预约确认阶段(RA，Reservation Acknowledgement Phase) 收到预约证实(RC)分组的节点发送预约确认(RA)分组通知TN及TN的两跳邻节点，从而两跳邻节点知道两跳远处有节点预约资源成功。如果TN没有相连节点,它就收不到预约确认(RA)分组,由此就可以知道TN是一孤立节点，TN就没必要进行信息的发送。如果没有该阶段,孤立RN就会因为没有邻节点为其发送CR而总成为TN,从而产生死锁。FPRP的五握手竞争机制(5)填充/消除

11、阶段(P/E，Packing/Elimination Phase) 在该阶段,网络中有两种类型的分组进行传送：u PP(Packing Packet) 该分组由TN的两跳邻节点发送,收到PP的节点因此知道三跳远的节点预约成功,相应的,部分邻节点将不能再竞争同一个时隙。利用这一点可相应提高三跳邻节点的竞争概率p,增加距TN三跳远的节点的预约成功率,加快预约收敛速度。FPRP的五握手竞争机制u EP(Elimination packet) 该分组由TN节点以0.5的概率发送,用来消除相邻节点之间可能存在的非孤立死锁(DL),如果TN在这个状态没有发送但是收到了一个EP,说明存在非孤立死锁。这种情况