FPRP五步预约分布式TDMA MAC协议解析

                                                                            FPRP 五步预定分布式MAC协议

FPRP协议是 A Five-Phase Reservation Protocol (FPRP) for Mobile Ad Hoc Networks论文中提出。通过很小的控制分组，通过五次握手完成信道竞争分配。

• 主要假设条件

1. 全局时钟同步且精度足够每个时隙能对齐
2. 两个一跳节点是联通的无干扰的
3. 在一个FPRP帧期间，网络拓扑是相对稳定的不会发生变化

• FPRP帧结构

RF（Reservation Frames）为控制帧，IF(Information Frames)为信息帧。

RS(Reservasion Slot)为预约时隙时隙数目等于传输时隙IS(Information Slot)数目的数目N。

每个RS又分为M个RC（Reservation Cycle）循环预约时隙。

RC中分为5个子时隙，给所有节点进行预约竞争，就是所说的五步预约。

二．五步预约

1.预约请求阶段（Reservation Requesst ,RR）

  有预约需求的节点RN(Reservation Need)，以概率P发送RR分组进行请求，不需要对该时隙进行竞争预约的邻居节点就监听该时隙的RR帧，邻居节点可能同时接收到多个RR分组产生冲突，同时竞争的节点可能是RN的一跳邻居，也可能是两跳邻居。

2．冲突报告(Collision Report Phase ,CR)

   当RN的邻居节点检测到有多个节点竞争该时隙，就在CR时隙中发送CR分组，否则保持沉默。RN没有接收到CR时表明，没有其它节点和其竞争该时隙。RR/CR可以解决隐藏终端和暴露终端的问题。

3．预约证实阶段（Reservation Confirmation，RC ）

在该阶段RN节点已经转换为TN(Transmission Node)，TN节点在在该时隙发送RC分组，邻居节点接收到该分组信息时，就不再竞争该时隙了。

4. 确认回复阶段(Reservation Acknowledgement ,RA)

  TN的一跳邻居节点接收到，RC分组，发送RA分组告知TN的两跳节点该时隙已经被预约，同时TN接收到RA分组就知道自己并非是孤立节点。如果没有接收到RA分组表明该节点是孤立节点，就不需要在发送信息了。

5. 填充/消除阶段(Packing/Elimination Phase ,PE)

   预约节点TN的两跳邻居节点发送PP(Packing Packet)分组，则TN的三跳邻居节点接收到PP分组后，就知道其一跳邻居节点不会再竞争该时隙，所以三跳邻居节点就可以在其两跳网络内增加竞争概率P。

   EP阶段，TN节点以0.5的概率发送EP分组，如果TN节点接收到其它节点的EP分组，就放弃该时隙的竞争，用来解决可能同时存在两个TN的情况。

当共同一跳邻居节点D不存在时，节点A，B都能成功预约时隙，因为没有节点D为它们做辅助判断。这样就会进入非孤立死锁，节点A和B竞争成功的时隙相互冲突，因此就靠EP进行检测。