基于NS-3 网络模拟器的TDMA 协议仿真实现

王心源，程 鹏，吴 斌，李雪妍

（1.中国科学院微电子研究所，北京 100029；2.中国科学院大学，北京 100049）

WiFi是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准(IEEE 802.11)[1]，WiFi 是一种短程无线传输技术[2]。无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)技术或WiFi技术由于技术成熟、易于部署以及成本较低被广泛地应用于短距离场景如家庭场景。但在某些远距离特殊场景下不便于有线通信设备的安装和部署，技术人员也渴望使用WiFi技术。增大WiFi的发射功率可以显著增加传输距离，在传输功率方面满足了远距离传输的要求时仍存在一些问题，如隐藏节点等。这些问题的根源在于WiFi 所采用的媒体访问控制(Media Access Control,MAC) 技术为载波监听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple,CSMA/CA)，CSMA 基于竞争的设计原理导致了特定场景性能低下，且无法避免[3]。基于时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的MAC 协议对共享的媒介在时间上进行精细的划分，各个节点只在自己归属的时隙内发送数据，实现了无竞争机制，避免数据竞争信道时产生碰撞，很好地解决了远距离传输下的隐藏节点问题[4]。在当前WiFi商用硬件设备上对TDMA模式支持较少。文中在开源网络仿真器NS-3中基于WiFi组件实现了TDMA 的MAC协议仿真。

1 TDMA协议

1.1 TDMA协议简介

时分多址是一种无争用的介质访问协议。网络中所有节点共享的信道带宽被划分为时间槽，每一个节点循环使用时间槽。各节点只在其分配的时间段内传输数据，传输槽通常是固定的时间间隔[5-6]。

每个传输槽之间插入保护间隔，以便传输不重叠。保护间隔的值通常是一个数据包传输到指定的传输范围所需要的时间。……