基于竞争的分布式接入控制多址方式中，航天器用户通过接入控制协议实时获得信道接入信息，并通过相关算法进行竞争接入。包括：ALOHA协议、基于载波侦听多址访问／冲突检测（CSMA／CA，Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoid）方式下以及为适用于卫星的多址方式而改进的IEEE802.11无线局域网MAC协议。
1）ALOHA协议
ALOHA协议主要利用的是“想发既发，碰撞后随机退避重发”的简单方式实现用户多址接入。ALOHA技术是一种简单的资源分配机制，对信道没有传播限制，不需要复杂的同步机制。最早的ALOHA协议是由夏威夷大学作为岛屿间通信的机制来研发的。纯ALOHA协议是没有碰撞回避机制的，所以使用同步模式可以在很大程度上提高ALOHA协议的性能。比如，通过ALOHA协议改进而得到的时隙ALOHA、预约ALOHA、分组预约多址接入PRMA。
在纯ALOHA协议中，当用户需要发送信息时，可以马上就发送，然后监测是否会发生碰撞，如果发生了碰撞冲突，那么重新发送，直至发送成功。纯ALOHA的缺点是“碰撞”以及重发所导致系统最大吞吐率只有0.184，系统的性能会随着负载的增加而急剧恶化。在时隙ALOHA中，第一步是要将网络中各个节点的时间进行同步；第二步将时间轴划分成一系列等长的时隙，记为T，不论帧在什么时间产生，所有的用户只有在时隙开始的时刻才能同步接入信道内，这样就尽可能地减少了碰撞。最大的吞吐量可以达到纯ALOHA的两倍。时隙ALOHA多址协议不像TDMA方式以固定分配给各个用户在帧中固定的接入时隙，而是采用竞争的资源分配方式。
20世纪70年代以来，有多种运用于卫星通信的ALOHA多址协议，包括纯ALOHA、时隙ALOHA、预约ALOHA以及扩频ALOHA的SAMA协议等。ALOHA协议技术简单，且对信道的传播时延没有限制，因而在短报文、低速率传输卫星分组通信业务中得到了一定的应用。虽然在强突发性业务情况下，ALOHA的信道效率较固定分配方式高，但是纯ALOHA协议的理论吞吐率也只有0.184，即使增加全网同步后，改进的时隙ALOHA协议，其理论吞吐率也仅仅增大到了0.368。在时隙ALOHA基础上又发展了一种称之为预约ALOHA（R-ALOHA）的协议，它改善了前两者较低的吞吐量动态范围和时延的稳定性，较前两者更实用。不过由于其申请预约需要系统资源和增加传输延时，如果数据报文与预约请求本身的数据相差不大时，将会造成资源的浪费并降低系统的实时性。所以，RALOHA不适合短数据包传输的情况。另外，还有一种结合CDMA扩频技术的SAMA协议。该协议实现了用户发送时间与数据包碰撞概率的无关性，改善了网络的吞吐量和时延性能。并且，SAMA技术还兼具CDMA技术的抗干扰能力。这种多址协议在最初的VSAT移动卫星通信系统中得到了广泛应用。
在基于ALOHA竞争方式的多址协议中，数据包的碰撞概率会随着同时请求接入的卫星终端数量的增加而急剧增大，影响了系统的稳定性，极大限制了其在卫星通信系统中的应用。另一方面，随机方式对卫星的存储容量提出了苛刻要求，额外消耗了有限的星载资源。
2）IEEE802.11改进型星间多址协议
IEEE802.11改进型星间多址协议基于CSMA／CA多址原理，将碰撞后用户的再接入时间分别按照一定的退避算法进行退避延后，从而降低系统碰撞概率和拥塞程度。传统的IEEE802.11协议规定4种不同的帧间隙：SIFS，PIFS，DIFS，EIFS来设置响应时间和侦听时长。但在卫星场景下，卫星间距离范围远远大于协议设计之初的300 m通信范围。因而，需要根据具体的通信距离来改变时隙大小支撑卫星场景。文献［15］通过OPNET结合STK仿真软件模拟了距离300 km范围内的集群式卫星结构，并得出满足稳定的吞吐量情况下的最优时隙大小，以减少端到端延时。同时，作者改变传统基于二进制的退避算法来设置退避窗口大小的方法，采用根据碰撞情况来设置不同退避窗口最大值，以适应长距离、高延时的通信情况。文献［16］提出了仅在“RTS-CTS握手阶段”及“帧接收成功确认ACK阶段”采用广播的方式通知所有节点和传输时采用指向型的自适应天线方式来提升能量的利用效率，原理如图7-2所示。
常见的卫星场景包括簇群式星群、链式星群、星座式星群。研究者从端到端时延、接入时延和吞吐量3个方面进行了对比分析，其结果如图7-3所示。不同的星群结构所产生的传输距离的变化影响接入时延和退避侦听等效果，使得不同结构之间的性能有所差异。然而，该机制端到端时延较大，平均端到端时延和平均接入时延最大分别可达1 700 s和200 s，不适合实时业务。而对于最大归一化吞吐量（单位时间内成功接收数据包个数与总生成包个数之比）最大也只有0.25，效率较低。
图7-2 基于改进型IEEE802.11协议的星间多址协议原理
图7-3 IEEE802.11的平均端到端时延（a）、平均接入时延（b）和吞吐量（c）
改进型IEEE802.11无线局域网MAC协议接入控制方式简单，可以根据业务类型对数据帧设置不同接入优先级。该机制同步要求低，可应用于变化较大的拓扑网络当中。但是该协议中用于减少系统碰撞率的随机退避机制却降低了系统的时延性能。此外，复杂的星间信道情况将直接影响信道侦听的结果，增加了系统的不稳定性。
目前，改进型IEEE802.11无线局域网MAC协议接入控制方式主要支持短数据包业务传输，难以适用于大容量和实时性要求较高的业务。为降低系统计算复杂度，实现网络快速响应，降低接入延时，该协议还需结合空间信息网络的需求特点，从设计高效的冲突检测和随机退避机制、改进面向于随机接入用户的CSMA多址算法等技术方面做进一步的研究和扩展。
3）载波侦听多址接入
根据不同的侦听方式，CSMA可以分为非坚持CSMA、坚持CSMA以及P坚持CSMA 3种。
在非坚持CSMA中，如果产生了空闲信道，就立即进行发送；如果侦听发现信道正在使用，就继续侦听，直到信道空闲再进行发送，但是如果同时有两个用户在等待使用信道进行发送，就会产生冲突。如果产生了冲突，就等待某一个时机再进行发送。这种协议方式减少了冲突发生的可能，但是会增加信道空闲的时间，信息的发送会有很大的时延，信道效率比坚持型CSMA低，传输时延会比坚持型CSMA大。
坚持型CSMA中，如果信道是空闲的，则立即进行发送。如果侦听到信道被占用，则持续进行侦听，直到信道空闲，然后再次发送，如果此时同时有两个或者两个以上的用户进行发送，则会产生冲突，如果产生了冲突则等待随机时间，再进行发送。
P坚持型CSMA中，如果信道空闲，就以概率P发送，以概率（1-P）延迟一段时间W发送。如果有冲突发生，就等待一段时间，再重新发送。
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