双信道条件下这些协议是否能解决隐藏终端和暴露终端

Question

在双信道条件下分析如下协议是否能解决隐藏终端和暴露终端，并给出分析过程
1）BAPU 协议；
2）去掉ACK报文的BATU协议；
3) 将ACK 放入控制信道的BATU协议；
4) DBTMA协议

Answer 1

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1）BAPU协议

BAPU（Backoff Allocation and Power Update）协议是一种基于功率控制的无线网络协议，主要用于解决隐藏终端问题。

BAPU协议的基本思想是通过动态调整发送节点的功率，使得其发送的信号可以被周围所有的接收节点接收到。具体过程如下：

首先，在BAPU协议中，每个发送节点通过监听信道来感知其它发送节点是否在传输数据。如果发送节点检测到信道被占用，它将选择一个合适的退避时间进行等待，以避免与其它发送节点的传输碰撞。

然后，当发送节点开始传输数据时，它会将功率设置为一个较高的初始值。接收节点在接收到数据后，会计算所接收到的信号的功率大小，并通过一个功率控制算法来估计发送节点的实际功率。如果接收节点发现接收到的功率小于预设的阈值，则说明发送节点的功率不足以使其他接收节点正确接收到数据。

接着，接收节点会向发送节点发送一个控制消息，告知其需要增加发送功率。发送节点收到消息后，会根据接收节点的要求，逐渐增加发送功率，直到接收节点能够正确地接收到数据为止。

通过不断的功率调整过程，BAPU协议能够解决隐藏终端问题，并确保所有接收节点都能够正确接收到发送节点的数据。

2）去掉ACK报文的BATU协议

BATU（Backoff Allocation and Transmission Update）协议是一种分布式功率控制协议，主要用于解决隐藏终端问题。

去掉ACK报文的BATU协议是BATU协议的一个变种，在该协议中，发送节点不再使用ACK报文来确认数据的接收情况。具体过程如下：

首先，在BATU协议中，每个发送节点通过监听信道来感知其它发送节点是否在传输数据。如果发送节点检测到信道被占用，它将选择一个合适的退避时间进行等待，以避免与其它发送节点的传输碰撞。

然后，当发送节点开始传输数据时，它会将功率设置为一个较高的初始值。接收节点在接收到数据后，会计算所接收到的信号的功率大小，并通过一个功率控制算法来估计发送节点的实际功率。如果接收节点发现接收到的功率小于预设的阈值，则说明发送节点的功率不足以使其它接收节点正确接收到数据。

接着，接收节点会向发送节点发送一个控制消息，告知其需要增加发送功率。发送节点收到消息后，会根据接收节点的要求，逐渐增加发送功率，直到接收节点能够正确地接收到数据为止。

没有ACK报文的存在，发送节点无法得知数据是否被接收节点正确接收到。因此，在该协议下，隐藏终端问题无法得到解决，暴露终端问题也无法有效地被解决。

3）将ACK放入控制信道的BATU协议

在BATU协议中，将ACK放入控制信道是为了解决暴露终端问题。

具体过程如下：

首先，在BATU协议中，每个发送节点通过监听信道来感知其它发送节点是否在传输数据。如果发送节点检测到信道被占用，它将选择一个合适的退避时间进行等待，以避免与其它发送节点的传输碰撞。

然后，当发送节点开始传输数据时，它会将功率设置为一个较高的初始值。接收节点在接收到数据后，会计算所接收到的信号的功率大小，并通过一个功率控制算法来估计发送节点的实际功率。如果接收节点发现接收到的功率小于预设的阈值，则说明发送节点的功率不足以使其它接收节点正确接收到数据。

接着，接收节点会向发送节点发送一个控制消息，告知其需要增加发送功率。发送节点收到消息后，会根据接收节点的要求，逐渐增加发送功率，直到接收节点能够正确地接收到数据为止。

在该协议中，为了解决暴露终端问题，ACK报文被放入了控制信道。当发送节点接收到ACK报文后，它将会减少发送功率，以减小对周围接收节点的干扰。通过不断的功率调整过程，BATU协议能够解决暴露终端问题，并确保所有接收节点都能够正确接收到发送节点的数据。

4）DBTMA协议

DBTMA（Distributed Backoff Time-based Medium Access）协议是一种基于时间的分布式媒体访问协议，主要用于解决隐藏终端问题。

具体过程如下：

首先，在DBTMA协议中，每个发送节点通过监听信道来感知其它发送节点是否在传输数据。如果发送节点检测到信道被占用，它将选择一个合适的退避时间进行等待，以避免与其它发送节点的传输碰撞。

然后，在每次发送之前，发送节点会选择一个随机的退避时间，来避免与周围的发送节点的碰撞。随机退避时间的选择可以通过指数退避算法实现，以进一步降低碰撞的概率。

在该协议下，发送节点会动态调整退避时间，使得退避时间与周围发送节点的距离成正比。这样做的目的是让发送节点尽可能避开周围的发送节点，以减少碰撞的可能性。

通过不断的退避时间调整过程，DBTMA协议能够解决隐藏终端问题，并确保所有接收节点都能够正确接收到发送节点的数据。

综上所述，BAPU协议和DBTMA协议能够有效解决隐藏终端问题，BATU协议（去掉ACK报文的）无法解决隐藏终端问题，但BATU协议（将ACK放入控制信道的）能够解决暴露终端问题。