基于以上考虑,Massey 和 Mathys 提出的针对无反馈冲突信道模型的特点, 为了实现可靠的数据传输,提出了协议序列的概念,并借助协议序列定义无反馈 冲突信道的信道接入控制算法。

本章下一节将对协议序列作具体的介绍。

1。3 协议序列

协议序列(Protocol Sequences ,PS)是一种确定性序列,是周期性二进制序 列,体现在,当序列值为“1”时节点进行数据包的发送;为“0”时节点不发送

数据包。协议序列一直是确定性信道接入机制的研究中心之一,是很重要的研究 部分。与 ALOHA 或 CSMA 相比,协议序列的信道接入方式不需要信道检测、 退避算法以及数据重传等机制,因此很容易实现。此外,通过设计不同的协议序 列还可以为用户提供不同的性能保障。基于这些优良特性,协议序列被普遍应用 于无反馈冲突信道接入系统中。吴怡等人在文献[11]中尝试将协议序列信道接入 的控制算法应用到车辆自组织网络中,结果表明如果应用协议序列将会比用无反 馈时隙 ALOHA 具有更小的传输时延。文献[12][13][14][15]均是依据不同的设计 标准,采用协议序列作为信道接入控制协议,并说明协议序列可以为网络提供短 期性能稳定性以及公平性。 其他的确定性 MAC 信道接入应用包括 RS 码

(Reed-Solomon Code)[16]、光正交码(Optical Orthogonal Code,OOC)[17]以及 Gold 序列[18]。

协议序列的主要构造方法和分类如下:目前国内外学者也已经研究出一些很 好的序列生成方法。生成了比如素数序列(Prime Sequences ,PS)、摇摆序列

(Wobbling Sequences ,WS)、中国余数定理序列(Chinese Remainder Theorem Sequences ,CRT)等。可以从两个不同的点对协议序列造进行研究,将协议序列 分为移位不变序列(Shift Invariance ,SI)序列和用户保障(User Irrepressibility ,UI) 序列。

(1)移位不变(shift-invariant)序列。移位不变序列的所有维数下的汉明互相 关值都是恒定不变的。它的吞吐量在所有时间偏移情况下都是不变的。这个序列 可以令系统吞吐率达到理论上极限值,为 1/e。SI 序列是可辨别的,但其短处是 序列的周期长度随节点数增加呈指数型大幅增长,从而导致时延在传输过程中经 常不稳定。

(2)用户保障(user-irrepressible)序列。此种序列以最小化序列周期为研 究目标,用户保障序列确保节点在每个序列周期内能至少成功发送一次数据。此 种序列在所有时间偏移的情况下吞吐量均为正值,最大延时是一个序列的周期的 长度。它提出了不同以往的用户保障序列构造法,同时推导出用户保障序列周期 的理论下限。

关于协议序列的应用方面:协议序列最早用于无反馈冲突信道的多用户信道 接入控制,因其具有良好的互相关性能,并且无需反馈信道和退避算法,为解决

数据包碰撞问题提供了新的思路,在众多通信系统得到了普遍应用。

(1)WSN 中的应用:协议序列是一种无反馈的冲突信道接入机制,不需要用 户频繁监测信道状态,不需要产生随机数,也无需退避机制,无复杂计算,符合 WSN  节点节省能耗的要求,因此在 WSN 中得到了广泛的应用。

(2)在车辆自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)中:在车辆节 点或者用户之间保持同步是项复杂的工作,因为节点有一定的移动性,而且没有 像蜂窝网络中的基站来保持同步。然而,用户采用协议序列,实现道路上行驶的 车辆间的通信,能够定期发送自己的信息(比如位置、车速等)给周围的车辆, 以保证车辆路上行驶的安全性。协议序列还可运用在广播周期性的信息(位置、 速度更新等)。

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