移动自组网媒体接入控制协议自私行为优化算法设计高士娟王喜军朱清超摘要：针对移动自组网媒体接入控制协议的自私行为处理机制中存在的静态性、不公平性和复杂性等问题，提出一种自私行为优化处理算法。首先，结合最优化理论和反馈原理，利用历史样本推导最优接入概率，实现参数的实时动态变化，改善静态性;然后，设置所有节点特定时刻均采用最优接入概率，改善网络公平索引系数;最后，采用线性迭代机制，避免算法复杂度的增加。在此基础上，利用李雅普诺夫算法和全局稳态点，理论上证明了所提算法的稳定性和有效性。实验结果表明，相比优化前，所提算法自私节点数、时延分别降低了30%～50%、8～10ms，吞吐量、公平索引值分别提高了0.5Mb/s、0.05，控制开销基本保持不变，自私行为处理机制的性能得到改善。关键词：自私行为;移动自组网;媒体接入控制协议;稳态;李雅普诺夫算法中图分类号：TP393.04文献标志码：AAbstract：Toaddresstheproblemslikestaticnature，unfairnessandcomplexityinSelfishMisbehavior（SM）processingmechanismofMediumAccessControl（MAC）protocolofMobileAdHocNETwork（MANET），anoptimizationalgorithmforSMwasproposed.Byusingoptimizationtheoryandfeedbacktheory，theOptimalAccessProbability（OAP）wasconductedthroughtheutilizationofhistoricalsamples，realizingthedynamicchangeofparameterstoimprovestaticnature.Then，allnodesinthenetworkweresettousetheOAPatthegivenperiod，thusthefairnessindexofthenetworkwaspromoted.Finally，lineariterationmechanismwasadoptedtoavoidtheincreaseofcomplexity.Onbasisoftheabove，stabilityandeffectivenessoftheproposedalgorithmwereprovedtheoreticallybyLyapunovalgorithmandglobalstablepoint.Experimentalresultsshowthat，bytheproposedalgorithm，thenumberofSMdecreasesby30%-50%，theend-to-enddelaybringsdown8-10ms，thethroughputincreasesabout0.5Mb/s，thefairnessindexraisesby0.05，whilethecontroloverheadremainsunchanged，allofwhichindicatesthattheperformanceoftheSMprocessingmechanismhasbeenimproved.Keywords：selfishmisbehavior;MobileAdHocNETwork（MANET）;MediumAccessControl（MAC）protocol;stabilitystate;Lyapunovalgorithm0引言移动自组网（MobileAdHocNETwork，MANET）以高度的自组织性、鲁棒性和抗毁性，成为地震、极地考察等恶劣环境的首选通信方式之一。但MANET缺乏基础设施等管理节点，若终端/节点修改信道参数、丢弃分组或切换休眠模式[1-2]，优先接入信道，则违背了公平性原则，自私行为（SelfishMisbehavior，SM）产生。媒体接入控制（MediaAccessControl，MAC）协议中SM的影响尤为显著，因为MAC协议控制分布式帧间隔、短时帧间隔、竞争窗口（ContentionWindow，CW）等参数，直接与信道交互，SM势必降低邻节点的接入概率，导致节点资源闲置，网络吞吐量降低;且网络层、传输层、应用层等上层协议依赖MAC协议性能，因而后者影响范围更广，因此MAC协议中SM行为的研究备受关注。目前MANET中MAC协议集中于分布式SM检测和处理算法的研究，后者起步较晚，研究相对较少。就检测算法而言，文献[3]指出传统DOMINO、CUSUM（CUmulativeSUM）和SWN-CUSUM（SlidingWindowNon-parameterCUSUM）等算法依賴接入点（AccessPoint，AP）的检测功能，与MANET分布式、多跳特点不符。文献[4]指出MANET中SM的研究应包含检测和反馈机制，并提出一种集数据搜集、判决和处理于一体的SM检测算法，但时延相对较高。文献[5]指出MAC协议中基于载波监听多址接入冲突避免（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection，CSMA/CA）模式的分布式协调功能（DistributedCoordinationFunction，DCF）协议是MANET组网的重要组成部分，虽无法完全消除SM，但可最大限度降低SM对吞吐量的影响;并提出一种自由碰撞策略，改善了DCF协议的短期公平性，但与MANET分布式不符。就处理算法而言，其概念由Kyasanur等[6]首次提出，思想在于对判定为SM的节点降低其接入概率，并提出一种分布式...