毕业设计（论文）基于HAPS的四川省通江县应急无线通信网络的研究.doc

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1、基于HAPS的四川省通江县应急无线通信网络的研究 项目编号：项目成员： 指导教师： 摘要：本文围绕民族地区应急通信的主题，在项目前期，我们对国内的应急通信状况进行了较深入的研究，并学习和探讨了国外一些先进的、值得借鉴的应急通信手段，最终结合四川省通江县的际情况运用opnet对组网进行仿真，并用matlab对MAC层进行仿真。最终提出了一套与当地通信基础设施、地理条件、应急通信需求相适应的应急通信网组网方案。关键字： 民族地区；应急通信；WiMAX；Opnet 仿真；matlab仿真；MAC层协议Abstract: In the theme of nationality-region emerg

2、ency communications, a research has been made into the basic situation of local emergency communications. By studying and referring to some advanced and constructive means of communication, a Wimax-based wireless communication system is drawn forward. Simulation on Opnet and Matlab is run to make a

3、further discussion in the reliability and efficiency of the net. Results show that the network system is feasible and shares a practical value in emergent cases.Key Words: National regions; Emergency communication；WiMAX；Opnet simulation；Matlab simulation；MAC layer protocols目录：前言-5正文-51. 应急通信系统综述-51.

4、1国外应急通信系统-51.2我国应急通信系统-51.3 现有应急通信系统的局限性-52. 基于高空平台的地空应急通信系统方案-62.1空中搭建HAP-6 2.1.1保障信息安全-72.1.2基于CAC的媒体接入技术-72.2地面部署WiMAX无线网-7 2.2.1长距离 高容量-72.2.2低成本 易部署 少受地理环境限制-82.2.3服务质量有效控制 融合下一代网-83. 应急通信网络部署思路-84. Opnet Modeler仿真特点及Wimax网-94.1场景分析-94.2 Wimax分级调度方案-124.3仿真及结果分析-165.Wimax网MAC层协议仿真 -195.1 MAC协议的

5、分类-195.1.1固定分配类MAC协议-205.1.2随机竞争类MAC协议-205.1.3按需分配类MAC协议-205.2.随机竞争类MAC协议-205.2.1 ALOHA协议-205.2.1.1纯ALOHA协议-205.2.1.2时隙ALOHA协议-215.2.2 CSMA协议-215.2.2.1非持续型CSMA-215.2.2.2持续型CSMA-215.2.3 ISMA协议-225.3.随机竞争类MAC协议的信道模型和参量简述-225.3.1吞吐量(S) -225.3.2平均传输迟延(D) -225.3.3总业务量(G) -235.3.4帧的生成-235.3.5信道模型-235.4各协议

6、参数分析-235.4.1纯ALOHA系统-235.4.2 S-ALOHA系统-245.4.3非持续性CSMA协议-275.4.4时隙非持续性ISMA协议-275.5.经典捕获模型-285.5.1考虑捕获影响的pure-ALOHA性能参数-295.5.2考虑捕获影响的S_ALOHA性能参数-295.5.3考虑捕获影响的CSMA性能参数-295.5.4考虑捕获影响的isma性能参数-305.6.仿真结果及分析-305.6.1考虑捕获影响的pure ALOHA性能参数-305.6.2考虑捕获影响的S_ALOHA性能参数-315.6.3考虑捕获影响的CSMA性能参数-335.6.4考虑捕获影响的ism

7、a性能参数-345.6.5参数分析-35参考文献-37致谢-38前言近几年来，我国突发性事件频发，严重威胁到了人民的生命财产安全，而在处置突发事件时，应急通信是关键。2006年我国颁布了国家通信保障应急预案，制定了突发事件中的应急通信保障措施。应急通信所特有的突发性和紧急性对应急通信系统提出了较高要求，要求应急通信系统具备以下特征：快速组网，使用方便；系统自备电源、自成系统、独立运行；装备便携、功耗低；信息多样化，能同时支持音频、视频和数据的实时传输，有足够的可靠带宽；系统具有动态的拓扑结构，每个节点可随意移动【1】。常规的应急通信主要包括地面微波通信、卫星通信、无线集群通信、应急通信车等方式

8、【2】，而3G、B3G和4G等新一代宽带无线通信系统将无线带宽拓宽到几兆、几十甚至上百兆,有助于实现多种通信网络的互连互通和实时多媒体通信。如何综合利用这些技术以及新一代的宽带无线通信技术构建满足上述要求的应急通信系统是一个值得深入研究的问题。 正文1.应急通信系统综述1.1国外应急通信系统发达国家应急通信体系建设早、投入多，相对国内完善先进许多，其中欧洲、日本、美国这些发达地区的应急通信系统已具一定规模，其中比较有代表性的有：基于Ad hoc的蜂窝移动电话网：据统计，全球大概有20亿移动电话用户，可是今天的蜂窝网都依赖于固定的通信设备，一旦灾难发生，区域内整个网络就会因通信设施的损毁而瘫痪，

9、这时可将移动电话用户转换到Ad hoc模式，以保证临时的用户终端之间通过Ad hoc网络替代传统网络进行通信【3】【4】。 GPS、遥感混合应急通信系统：GPS即全球定位系统是当今唯一能够在任何时间、地点、天气情况下能精确定位地球坐标的系统【5】。遥感系统可收集空间物体的形状、材料等特征并保存至数据库。救灾指挥中心通过GPS定位、遥感系统收集定位点资料可以及时准确掌握定位点信息，实现指挥救援。1.2我国应急通信系统我国已建设完成了包括覆盖全国的卫星通信指挥网和移动通信交换、集群、传输在内的1000多套网络装备，形成了空中与地面结合、有线与无线结合、固定与移动结合的比较完善的应急通信装备体系【6

10、】。但现有应急通信预案、指挥手段、保障队伍、技术装备水平以及物资储备等方面与当前的应急通信要求还相差很远【7】。1.3 现有应急通信系统的局限性面对各种突发事件，现有的应急通信手段越发显得捉襟见肘：卫星通信巨大的传播损耗和延时严重影响了数据传输的实时性；此外，由于其射频采用微波频段，理想情况下是视距通信，当用户终端与卫星之间存在障碍物，如大山、高楼一类建筑物时，即使是电波绕射能力较强的微波低端频段，也难以建立起畅通的通信链路，无法做到“无缝隙覆盖” 【8】。蜂窝电话网和微波通信依赖于地面基站，一旦基站损毁整个网络就会陷入瘫痪，而且面对灾害发生后剧增的话务量等通信需求，其容量远远不足。2基于高空

11、平台的地空应急通信系统方案图1所示为我们构想的基于高空平台（High-Altitude Platform，HAP）的地空应急通信系统示意图。灾害发生时，空中搭建HAP基站，覆盖灾区通信网：为了提高通信效率，HAP上搭载IP网关，其中VoIP（Voice over IP）网关使HAP基站和现有的全球移动通信系统（GSM）、码分多址接入技术（CDMA）相融合，保证当地已有的通信设备与HAP实现信息沟通。同时，IP网关提供回程链路到互联网，此时灾区信息和外界信息可通过HAP互通有无，如图1所示；地面利用现有的通信终端和灾后布设的通信设备如应急通信车、空投的微型基站组成地面WiMAX网，应急通信车可作

12、为临时指控中心，根据服务质量（Quality of Service）的要求配合HAP进行信道分配从而实现信息汇总与命令发布。地面网关部署在灾区周边，使灾区WiMAX网接入周边地区骨干网和公网，避免形成信息孤岛，影响救灾。图1 基于高空平台的地空应急通信系统示意图2.1空中搭建HAPHAP是位于平流层中下部（距离地面17-21km的高空）代替卫星作为通信的中继站或交换中心并可承载一定规模有效载荷的空中信息平台，可以用充氦飞艇、气球或太阳能动力飞机作为载体，被认为是一种2008年以后有良好潜在应用价值的宽带接入手段。它的特点阐述如下：2.1.1保障信息安全应急通信对卫星的依赖很大，1999年我驻南

13、联盟大使馆被炸，当时驻南联盟记者就使用海事卫星电话发回了现场的相关报道；在汶川地震中，卫星通信也发挥了重要的作用。而应急救灾中往往要调动部队力量，在使用国际卫星进行通信时，军方某些机密信息的安全就受到威胁。我们的HAP救灾通信系统基于独立平台（Standalone Platform）【9】模式，从图1中可看出： HAP覆盖了整个城域网，不依赖卫星等其他通信设施，很好地保护了信息的安全。2.1.2基于CAC的媒体接入技术图2是汶川地震发生后的电话呼叫量变化图【10】，显然如何保障图中三个峰值阶段的通信顺畅尤为重要。HAP使用了一种基于通话许可控制（CAC：Call Admission Contr

14、ol）的媒体接入技术。在应急通信中我们为指挥调度等重要通信工作设置较高的优先级。图中3个话务高峰主要由于个人通信呼叫需求量剧增，HAP系统为个人呼叫预留专用信道，并设定统一呼叫号码，这就在不影响其他呼叫的同时很好解决了3个话务高峰的呼叫拥堵。这项技术在国外已有实例，如日本的NTT公司提供的“171”灾难应急消息业务:灾难发生后，受灾者拨打“171”留言，别人再拨打“171”时，只要输入受灾者的电话号码，便可听到相应的留言【11】。图2 汶川地震发生后的电话呼叫量变化图2.2地面部署WiMAX无线网图1中我们在地面部署了灾区WiMAX网。WiMAX是一项基于IEEE802.16标准的宽带无线接入

15、技术，它具有覆盖距离长、传输速率高、部署简便、受地理环境限制小、运营成本低、应用与业务突出、服务质量有效控制、宽带移动化、能够与下一代网融合的特点【12】。因此，WiMAX在为灾害应急提供网络通信时有着得天独厚的优势，下面我们就以上特点进行讨论。2.2.1长距离 高容量据统计，汶川地震发生后，移动电话话务量迅速上升，全国各地用户拨打四川的次数为平时的17倍，其中，北京拨打四川的平均倍数为平时的80倍【13】,这要求应急通信网比一般通信网容量更高；同时，我国的许多自然灾害发生在人口密度较稀的中西部地区，这说明应急通信网要有较远的传输距离和较大的覆盖范围。WiMAX基站最高能提供每扇区75Mbit

16、s的吞吐量，这个数字是3G网络望尘莫及的；而每个基站的覆盖半径最大可达50km，网络覆盖面积是3G的10倍，这样就能以很少数量的基站在灾区建立起通信网。WiMAX如此优越的传输能力源于其先进的调制技术OFDM和天线系统MIMO：OFDM的基本原理是将较宽频带分成一系列并行的正交子载波，从另一个角度看，将高速的数据流转化为并行低速数据流在一系列子载波上传输，也就是将宽带内频率选择性衰落信道转变为子载波中的平坦衰落信道，从而减小在宽带无线系统中特别面临的多径传输引起的码间干扰【14】；MIMO系统包含阵列增益、分级增益、空间复用增益，并使用空间对信号进行区分以减少同信道干扰，因而信道容量有较大提高

17、。2.2.2低成本 易部署 少受地理环境限制汶川地震造成大量地面基站受损且短时间内无法修复，震后道路堵塞使临时应急通信车不能及时进入灾区完成救灾任务，可见难以在第一时间恢复通信网获取灾区第一手资料已成为应急通信的瓶颈。WiMAX沿袭IEEE802.11以芯片为核心的设备开发模式，成本低廉。现已有低成本、高模块化设计的独立微基站，如阿尔卡特朗讯产品；值得一提的是北电开发的WiMAX 1000系列产品中的智能卡EasyST配置，只需安装一张智能卡来配置EasyST，便可接入网络。另外，WiMAX支持Mesh应用模式，Mesh是一种“多跳”拓扑结构：任何两个无线中继节点都直接或间接地通过其它节点相连

18、，因此每个节点都可被视作路由器，这样也就没有了最大通信距离的限制，信号可以从一个节点“跳跃”到另一个节点，且有多条传输路径【15】，多个节点集合到一起便构成多点到多点的无线网状网络（即WMN：Wireless Mesh Networks)，用来实现地面的数据传输【16】。如图1所示：Mesh网用户终端只要开启设备便自动建立一个新的或者加入一个现有的Mesh通信网，而应急通信车一旦开入灾区便立即加入网络，无需预设。2.2.3服务质量有效控制 融合下一代网救灾应急中，必须先保证指挥调度等救援通信需求，但实际信道容量有限，这就涉及到应急通信网的优先级问题。WiMAX的MAC层通过业务调度实现对数据的

19、管理，如UGS、rtPS、nrtPS、BE等，以满足不同的业务需求；同时根据业务等级，对宽带进行按需分配。由于网络的IP化，WiMAX核心网必将基于IPv6，对下一代网络业务有一定的支持，如大规模视频通信、高清晰电视和远程教育【17】，这利于WiMAX网络的推广普及。3应急通信网络部署思路灾害多发的今天，我国应急通信保障体制亟待标准和完善。构建统一的应急通信系统，首先必须明确要由国家、政府牵头,进而颁布一套可行的救灾通信紧急预案和统一的应急通信标准，并以此为基础通过打破部门壁垒组建一支跨部门、跨行业、跨区域的应急通信保障队伍。高空平台的开发和搭建可以交由八大军区实现：每个军区至少配备12台高空

20、平台，在任何一个地方发生灾害时可以立即启用相应管辖军区的高空平台，以达到最快速网络覆盖的目的，同时，高空平台的资金投入对部队而言完全可以接受；地面WiMAX网的构建交由各个运营商，如移动、电信、网通、联通等，他们必须遵守国家应急通信标准统一布网，以达到运营商之间的合作联动。我们所构想的应急通信网既建立在现有的网络之上，又独立成网、自成体系，它充分考虑到我国灾害应急对通信网络低成本、迅速构架、高容量、易部署和维护等特点的要求，有一定的学术、指导和实践价值。4Opnet Modeler仿真地面Wimax网Opnet Modeler14.5提供了基于移动性的IEEE802.16e标准的Wimax模块

21、，基站（BS）到移动台（MS）的下行链路（DL）采用点对多点（PMP）的拓扑结构，可进行单播、广播和组播，控制信息和视频流通常采用组播方式。BS采用扇区化天线，同一扇区和指定频率信道内的所有SS接收到相同信息或部分相同信息，SS根据需要共享到BS的上行链路(UL) 【19】。4.1场景分析四川省通江县县城城区卫星图如 图3 四川省通江县县城城区卫星鸟瞰图图中用红色线条圈出来的三角形是蜂窝所要覆盖的区域，经测算得出三点的经纬度位置如下：左侧三角点B：(31.918819859225966, 107.23997354507446)右侧三角点C：(31.910751044210542, 107.25

22、69465637207)最低处三角点A：(31.90956707276556, 107.24653959274292)设地球平均半径为R=6317km，则任意两点,之间的地表距离近似为: 公式（1）根据三边长为a、b、c的三角形面积公式： 公式（2）其中 公式（3）算得覆盖的三角区域面积为2744.35975平方公里，用14个蜂窝覆盖，则根据每个蜂窝的面积与三角形面积列出等式： 公式（4）求得每个蜂窝的覆盖半径r=19.9km在opnet中建立上述基于Wimax的蜂窝网的示意图如图4所示： 图4 基于Wimax的蜂窝网示意图 图中，红色的菱形块代表所建立的蜂窝网，它覆盖整个通江县城区；右侧的M

23、obility模块定义了网络中的移动用户的位移矢量，WiMAX_Config模块定义了网络的四种业务调度类型及其相关参数，后面会详细提到。仿真场景如图 图5 仿真场景图中每个BS通过一条有线链路连接到IP骨干网，我们在其中设定了一个应急通信指挥控制中心Control_Center，可以看出，网络中包含了3种模块：1）Wimax参数设置模块该模块的进程域储存了Wimax的物理层和MAC层的文件，我们通过修改这些文件的参数可以对Wimax的各层参数特性进行偏好化设定以适应不同组网要求。2）BS模块BS模块是Wimax系统中的基站，其主要功能在于完成MAC层基本功能以及各种RRM算法。BS发送和接受

24、的信息包括：BS发送前导码、BS发送广播控制信息和下行数据、BS接收各SS发送的上行数据；BS之下偶那个的RRM功能主要包括：接入控制、功率控制、分组调度、切换。3）SS模块SS模块是Wimax系统中的用户站，它既可以是个人用户终端，也可以是移动通信工作站或小规模的办公单元，它们根据各自的要求实现不同的通信过程，其主要功能是实现同基站的数据传送，从时间的角度看，SS在每个帧的6个时隙的功能如下图所示【20】： 图6 SS在每个帧的6个时隙的功能4.2 Wimax分级调度方案无线城域网要求支持4种调度业务类型：非请求频宽分配（UGS）、即时轮询服务（rtPS）、扩展轮询服务（ertPS）、非实时

25、轮询服务（nrtPS）、尽力而为服务（BE），我们在组网中只定义了其中三中业务调度类型：UGS、rtPS和BE，其中，UGS支持实时恒比特率业务流，如T1/E1和VoIP，用于应急呼叫和通话，rtPS支持实时变比特率业务流，如MPEG视频流，用于应急通信中反映场景的视频通信，BE对最低业务性能如传输延时、可靠性等没有任何要求。不同业务类型对网络服务质量（QoS）如带宽、误码率、延时和延时抖动等的要求各不相同，表给出了属于不同业务的应用对信道对称性、数据速率及QoS的要求【21】。表1 不同业务的应用对信道对称性、数据速率及QoS的要求 应用信道对称特性数据速率（kbps）性能参数及目标值 单向

26、延时 延时抖动 误帧率（FER）实时话音双向 4-13 150msec 期望值 400msec 1msec3%视频电话双向 32-384 150msec 期望值 400msec 1% 高质量音频流 主要为单向 32-128 10sec 1msec 1%单向视频单向 32-384 10sec 1%静止图像单向 10sec N.A. 0BS具体确定每个SS分配的带宽值，需要采取以下步骤完成：1） 根据业务接纳控制模块提供的信息，为激活的UGS业务优先分配宽带。2） 处理上一帧内收到的所有带宽请求。3） 计算并分配用于竞争带宽请求的时隙。4） 在上述带宽分配的基础上，剩余带宽可平均分配给BE业务的S

27、S。5） 分别计算为每个SS分配的总带宽，形成UL_MAP。而SS也可通过自己的调度算法来为每个连接分配上行发送机会，SS上行调度采用了两级调度机制，如图示【22】 图7 分级调度机制第一级调度时，SS按照严格的优先级调度，优先级由高到低依次为UGS、rtPS、BE业务【23】。为了防止高优先级业务如UGS和rtPS会抢占低优先级业务的带宽，SS中的业务监流模块能够保证每种业务所占带宽不超最大值。第二级调度相同业务类型的不同链路的业务流，不同类型的业务流调度策略各不相同，如BE业务常采用先入先出（FIFO）的调度策略【24】。结合以上理论成分析和通江县应急通信的要求，在MAC层指控中心（Con

28、trol_Center）、协调调度中心（Coordinate_Scheduling）和应急场景中随机分布的用户（Scatter_Subscriber）3种业务应用场景，如下图所示： 图8 三中业务应用场景指控中心（Control_Center）专门负责应急事件中各种命令的发布和任务的分配、灾区信息的汇总以及与外界信息的沟通，因此，它支持实时话音业务（current voice）、视频会议业务（video conference）和高质量音频流（high-quality audio stream）业务，如下图所示： 图9 指控中心支持的业务类型 协调调度中心（Coordinate_Scheduli

29、ng）需要配合指控中心在灾区进行细化的任务分配与实施，同时采集灾区各处的受灾情况并反馈给指控中心，它支持单向视频业务（unidirection video）和实时话音业务（current voice），如下图所示： 图10 协调调度中心支持的业务类型而应急场景中随机分布的用户（Scatter_Subscriber）不得不让步与前两种优先级别较高的业务应用，因此，它只支持两种传输带宽要求相对较低的业务种类：实时话音业务（current voice）和静止图像业务（static image），如下图所示：图11 随机分布的用户支持的业务类型在上面提到的WiMAX_Config模块中定义了四种业务调

30、度类型：非请求频宽分配（UGS）、即时轮询服务（rtPS）、非实时轮询服务（nrtPS）、尽力而为服务（BE），它们的数据传输速率依次为5Mbps1.5Mbps，1.5Mbps1Mbps，1Mbps384Kbps和384Kbps1bps，并将它们依次分配给指控中心、两个协调调度中心、三个子协调调度中心和随机分布的用户，如图12所示 图12 四种业务调度类型43仿真及结果分析.针对上述分级调度方案下的四川省通江县应急通信网进行仿真，网络各项参数设置如 表2 WiMAX网络参数设置仿 真 参 数取 值中心频率/GHz 5 带宽/MHz 20 天线类型 全向天线 物理层规范 WirelessOFDM

31、 双工方式 TDD 调度类型 UGS/rtPS/nrtPS/BE 调制编码方式 自适应 每个ss的业务连接数 BE：1或 rtPS：1或 UGS：1或nrtPS：1 用户类型 Workstation&Control_Center 蜂窝半径/km 19.9仿真结果如下：1） 网络整体平均延时为0.00365s，能够提供较好的实时通信服务，如下图: 图13 网络延时2)平均每个基站下行容量为10.08Msps，如下图 图14 基站下行信道容量 3）平均每个基站上行容量为2.63Msps，如下图 图15 基站上行信道容量 4）而Control_center和普通用户的掉包率都是0，证明几种业务都很好

32、的得到实现，如下图 图16 网络节点掉包率5） 基站的负载量在灾害初期达到峰值，随后经历两个小高峰，并最终趋于平稳，且最大负载在基站容量范围之内。 图17 基站负载量通过对通江县的wimax仿真，根据参数的分析，我们认为，在通江县建立一个wimax网络是可行的，并且对民族地区的应急通信有一定的技术支持。5.Wimax网MAC层协议仿真 我们结合在四川省通江县调研收集到的通信网络信息及当地的地理条件，同时结合第三阶段所做opnet仿真组网的相关参数利用仿真软件MATLAB对Wimax网的MAC层的随机接入进行了进一步仿真分析。通过第三阶段的理论分析和通江县对应急通信的要求，我们在Mimax蜂窝网

33、的MAC层设定了指控中心（Control_Center）、协调调度中（Coordinate_Scheduling）和应急场景中随机分布的用户（Scatter_Subscriber）3种业务应用场景。而且三种场景中都实时话音业务（current voice）。所以我们选择实时话音业务为Wimax网的MAC层的随机接入协议仿真的数据类型，并对仿真结果进行了分析。为Wimax网的MAC层随机接入提供了一种最适合的随机访问协议。5.1现有的主要MAC协议介绍媒体访问控制（MAC）协议是局域网的关键技术之一。局域网的网络性能如吞吐性能和延时性能完全取决于所采用的MAC协议。5.11MAC协议的分类 25

34、 在局域网通信中，用MAC协议来描述和实施网上各站的多址接入。MAC协议可分为以下三类：固定分配类(如FDMA、TDMA、CDMA等，随机竞争类(如ALOHA，CSMA)等;按需分配类或称预约类、无竞争类(如令牌传递多址接入、查询选择多址接入等)。5.1.1.1固定分配类MAC协议26目前主要有三种多址接入方式实现固定分配类MAc协议：即，频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)及码分多址接入(CDMA)。这三种多址接入方式的原则是把共享的一条信道分割成若干个相互独立的子信道，每个子信道又分配成一个(或多个)用户节点专用。FDMA是在频域上把给定的频段分割成若干个子频段，每个频段表示

35、一个子信道，不同信道在频率轴上是不重叠的。TDMA是在时域上划分子信道，每个子信道使用不同的时隙，虽然不同子信道在时间轴上互不重叠，但在频率轴上可能重叠。与频分和时分复用相比，CDMA既不在频域上也不在时域上划分子信道，而是在伪随机码上区分各子信道。选择一组适当的伪随机码，使其相关特性具有良好的正交性，就可用一条伪码来代表一个子信道，这些子信道在频域上和时域上都是重叠的。5.1.1.2随机竞争类MAC协议随机竞争类MAC协议使用的传输媒体一般是广播式信道，连接在这条广播信道上的节点都可以向信道发送广播信息。如某节点有信息需要发送，它将以某种方式竞争信道使用权，一旦得到使用权便将信息发送出去：所

36、有的节点都能接收到任一节点发送的信息，如果检测出是发给自己的接收下来，否则丢弃。5.1.1.3按需分配类MAC协议这种方法的基本原理是，网络按某种循环的顺序询问每个节点是否有数据发送，如果有数据，则立即发送，否则网络转向询问下一个节点。依询问方式不同，这种方法又可分为集中式控制和分布式控制两种类型。在集中式控制方法中，网中存在一个中心站，由该站完成对网中各节点的询问控制过程：而在分布式控制方法中，网中各节点都有责任按某种确定的规对询问控制过程进行管理。常见的按需分配类MAc协议有查询选择多址接入协议，令牌传递法多址接入协议等。5.2.随机竞争类MAC协议27随机竞争多址接入是指如果同时有多个站要求发送，则使用相互竞争的方式争夺信道使用权。这样，不可避免的发生信道中多个帧的碰撞。随机竞争类MAC协议主要是制订竞争信道的规则，研究如何避免碰撞的方法，尽可能提高吞吐特性与迟延特性。典型的随机竞争类MAC协议有ALOHA，CSMA及ISMA等。本节将对ALOHA、CSMA和ISMA协议进行叙述。 5.2.1 ALOHA协议28A1oha协议分为纯ALOHA协议和时隙ALOHA协议。5.2.1.1纯ALOHA协议这是一种最简单的竞争类多址接入协议。假设信道是理想的广播信道。纯ALOHA协议按如下方式工作：当任一站有帧进入其发送缓冲器要求发送时，该站不管信道是否忙碌