对于无线网络来说，通信介质是开放的，通信信道是共享的。其MAC协议设计的目的，在于解决网络中多个节点公平访问共享信道的问题，并在此基础上，尽可能地提高信道的利用率。由此可见，MAC层协议是网络中站点逻辑通信的第一步。因而，也就成为网络协议簇中其他网络协议的基础。只有MAC协议实现网络中的各个节点都能够公平地、高效地、有序地访问信道资源，才能够保证上层网络协议的正常运行，才能够保证节点数据的有效传输，才能够保证不同需求下相应网络性能的实现。
移动Ad Hoc网络中的MAC协议主要存在以下几个方面的问题：①Ad Hoc网络中节点的时间同步问题；②Ad Hoc网络中节点的暴露终端和隐藏终端问题；③Ad Hoc网络中节点移动问题。
（1）时间同步问题。
网络中节点的物理时钟都是通过各自节点的晶振来决定，而不同节点的晶振之间又或多或少存在着些许的偏差，从而当网络运行时间较长时，这些累积的偏差就会导致网络中节点时钟的不同步，进而有可能造成整个网络数据传输混乱。时钟同步问题在无线网络中一直存在，但是对于有固定设施控制中心的WLAN来说，可以通过控制中心定期地发送时钟同步信息，来矫正无线节点的时钟。而对于没有中心控制节点的Ad Hoc网络来说，这样的问题就相对难以解决。
（2）隐藏终端问题。
隐藏终端是指网络中位于发送节点通信范围之外、接收节点通信范围之内的节点。这类节点因无法接收到发送节点发送的数据分组而可能对信道的状态进行误判，从而造成数据分组的冲突，降低了信道的利用率。
例如，在图5-9中，节点A，B，C，D只在与自身节点相邻的节点的传输范围内。当节点A向节点B发送数据分组的时候，节点C位于节点A的通信范围之外并位于节点B的通信范围之内，此时，节点C是节点A的隐藏终端，具体来说是隐藏发送终端。即当节点A向节点B发送数据分组的时候，节点C不能发送信息。但是由于节点C在节点A的通信范围之外，所以节点C无法感知到节点A发送的数据分组，所以有可能会对信道当前的状态进行误判，从而在节点A向节点B发送数据分组的时候，自己也向节点B发送数据分组。最终在节点B处，造成数据分组的冲突。
图5-9 Ad Hoc中的隐藏发送终端
另外一种隐藏终端问题，即隐藏接收终端问题。
例如，在图5-10所示的网络拓扑和数据流中，当节点B向节点A发送数据分组的时候，由于节点C在节点B的通信范围之内，所以节点C可以侦听到RTS控制消息。进而节点C会根据该RTS控制消息而在一段时间内保持静默以避免网络的冲突。如果此时节点D向节点C发送请求控制分组用以请求发送数据，而此时由于节点C保持静默，则其不能发送任何消息进行回复，于是节点D无法及时收到节点C回应的响应分组，这就称之为隐藏接收终端问题。此刻，节点D无法判断出没有响应分组的原因。具体来说，即无法判断是自己发送的控制请求分组丢失还是该控制请求分组与其他分组发生了冲突，还是节点C处于静默状态。如果节点D认为是请求控制分组发生了冲突，那么节点D就会再次向节点C发送请求控制分组。由于节点C一直处于静默，则节点D在节点A与节点B的通信时期内都不可能收到来自节点C的响应分组，从而造成了多余的分组重传，消耗了多余的网络节点能量。
图5-10 Ad Hoc中的隐藏接收终端
（3）暴露终端问题。
暴露终端是指位于发送节点传输范围之内、接收节点传输范围之外的节点。暴露终端节点由于其本身在发送节点的传输范围之内，所以总是能够侦听到发送节点发送数据的消息，从而会在相应的时期内保持静默。但是由于此类节点在接收节点的传输范围之外，所以有时不需要静默的时候节点也保持了静默，从而错过了自己发送数据的时机，减少了数据帧的投递率和整个网络的吞吐率，增加了数据传输的延迟。
在图5-11中，节点A，B，C，D只在与自己节点相邻的节点的传输范围之内。如果节点B向节点A发送数据，则此时节点C为节点B的暴露终端，并且节点C会在节点B向节点A发送数据帧的时期内保持静默，但实际上此时节点C给节点D发送数据并不会对节点B给节点A发送数据造成冲突，所以此时出现了节点能够发送数据却保持静默的现象，而这个问题就是暴露终端问题。
图5-11 Ad Hoc中的暴露终端
（4）节点移动问题。
Ad Hoc网络中，由于节点能以任意的方向和速度运动，因而整个Ad Hoc网络的拓扑结构也将一直处于动态变化之中，而网络拓扑的动态变化会引起两个问题。
问题一：节点所拥有的路由信息和网络的实际拓扑结构不对等。(www.xing528.com)
假设在T1时刻，节点B有数据帧要发送给节点A并且节点B以速度v在网络中移动。并且假设在T2时刻，节点B已经移动到如图5-12所示T2时刻的位置。那么在T2时刻，节点B对于节点A的这条数据流就成了一个问题。
按照图5-12所示的网络拓扑结构，在T1时刻，节点A与节点B互为一跳邻居，所以当节点B有数据帧要发送给节点A的时候，节点B就会将数据帧直接发送给节点A，而不需要其他的更多节点进行数据帧的转发。而在T2时刻，可以看出，节点B已经运动到了节点A的一跳范围之外，但是节点B对于节点A的这条数据流却有可能依然在发送，从而产生问题。而造成这种情况的原因就是网络中节点的路由信息和网络的实际拓扑信息不对等。
图5-12 Ad Hoc节点移动问题
网络的实际拓扑结构是指根据网络中节点的物理位置得到的网络拓扑结构，是网络拓扑本身最真实的反应。但是网络中节点并不是通过这个信息来认知自己所在的网络，网络中节点是通过各自的路由信息来认知整个网络的拓扑结构，由于路由信息的更新需要一定的时间，所以节点的路由信息相较于实际网络拓扑具有一定的滞后性，即节点所认知的网络结构较实际的网络结构具有一定的滞后性，因而在T2时刻，虽然节点B已经不在节点A的通信范围之内，但是如果节点B的路由信息没有及时更新，则其依然有可能认为节点A仍然是自己的一跳邻居，从而向节点A发送数据，并最终造成了数据帧的丢失。
问题二：节点移动和信道已分配策略的冲突。
例如，依然在图5-12所示的拓扑结构中，假设整个网络的情况和之前保持一致，只是增加一条从节点D到节点C的数据流。那么在T2时刻，节点B向节点A发送数据帧除了可能造成数据帧丢失这个结果以外，还有可能对节点D与节点C之间的数据流，即数据流2造成影响，引起冲突。
在T1时刻，节点B与节点C之间有两跳范围，所以数据流1和数据流2并不会有直接的冲突，因此在信道分配的过程中也就没有考虑各自可能的影响。但是节点的移动造成了网络拓扑的变化，那么原先没有冲突的信道分配策略也就有可能会产生冲突，从而影响了网络的性能。
由于移动Ad Hoc网络存在着不同于一般无线网络的问题，因而其MAC协议需要引入新的机制。目前已有的移动Ad Hoc的MAC协议可分为三类：竞争协议（Contention Protocol）、分配协议（Allocation Protocol）和混合协议（Hybrid Protocol）。
第一类，竞争协议。这类协议的主要思想是通过网络节点的相互竞争直接决定信道的使用权，并且在竞争的算法中，可以增加一定的策略，使得高优先级节点能够更容易地竞争到信道，从而使得该协议可以支持优先级服务和提供一定的QoS保障。这类协议的典型代表有ALOHA协议、CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）协议、MACA（Media Access with Collision Avoidance）协议等。
第二类，分配协议。这类协议的主要思想是将信道划分为超帧，进而又将超帧划分为时隙，节点在发送数据前，通过特定的策略先发送控制消息，以完成对数据时隙的预留，当预留成功后，才能发送数据。这类协议的典型代表有FPRP（Five-Phase Reservation Protocol）协议、HRMA（Hop Reservation Multiple Access）协议、ASAP（Adaptive Time Division Multiple Access Slot Assignment Protocol）协议等。
第三类，混合协议。这类协议的主要思想是将竞争的思想融入预留的方式中，即通过竞争的方法来竞争控制时隙的使用权，然后通过控制时隙发送预留请求，最终发送数据帧。这类协议的典型代表有ADAPT（A Dynamic Self-Adjusting Media Access Control Protocol）协议、AGENT（Adaptive Generalized Transmission Protocol）协议、TMRR（TDMA-based Multi-hop Resource Reservation Protocol for Real-time Applications in Tactical Mobile Adhoc Network）协议、QTDMA协议（Queue-based TDMA-MAC Protocol）等。
另外，根据网络中信道的数量，可以将这些MAC协议分为以下三类：
第一类，单信道MAC协议适用于只有一个共享信道的自组织网络。在单信道MAC协议中，网络中的所有消息都通过相同的信道进行传输，即网络中所有的控制消息和数据帧都是在相同的信道上发送和接收。前面列举的大多数协议都是单信道的MAC协议。
第二类，双信道MAC协议适用于有两个共享信道的自组织网络。双信道MAC协议的双信道一般分为控制信道和数据信道。控制信道只发送与该MAC协议有关的控制消息，而数据信道只发送数据帧。双信道通过适当的控制机制，可以避免数据帧的冲突，从而提高网络性能。典型的双信道的MAC协议有BAPU（Basic Access Protocol Solutions for Wireless）协议、DCMA协议、PAMAS（Power-Aware Multi-Access Protocol with Signaling）协议和DBTMA（Dual Busy Tone Multiple Access）协议等。
第三类，多信道MAC协议适用于拥有多个信道的自组织网络。由于网络中有多个信道，则相邻节点可以使用不同的信道同时进行通信。这种信道接入协议主要注意两个问题：信道分配和接入控制。信道分配主要负责为不同的通信节点分配信道，并消除数据帧之间的冲突，使得尽量多的节点可以同时进行通信。接入控制负责确定节点接入信道的时机、冲突的避免和解决等问题。常见的典型的多信道MAC协议有HRMA协议、multi-channel CSMA协议、DCA（Dynamic Channel Assignment）协议、DCA-PC（DCA with Power Control）协议、MMAC（Multi-channel MAC）协议和DPC（Dynamic Private Channel）协议等。
随堂练习
1.什么是隐藏终端问题？
2.什么是暴露终端问题？
3.Ad Hoc的MAC协议有哪几类？
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
