無線網(wǎng)狀網(wǎng)與協(xié)作中繼技術(shù)(完整版)
【正文】 的移動性使得設(shè)備供電受限，在 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)中必須考慮功耗因素，而 WMN 的中繼節(jié)點(diǎn)保持靜止，便于實(shí)現(xiàn)外部供電，所以功耗的限制相對減弱。設(shè)法提高網(wǎng)絡(luò)的空間復(fù)用度，就能增加并行傳輸?shù)逆溌窋?shù)目，從而提升網(wǎng)絡(luò)容量。顯然這種隱藏終端問題在全向 天線網(wǎng)絡(luò)中是不會發(fā)生的。 文獻(xiàn) [2]在 DCF 基礎(chǔ)上提出定向虛擬載波偵聽 (DVCS)機(jī)制，協(xié)議通過對控制幀接收功率的測量，估算出信號的入射角度 (AOA)，進(jìn)而控制波束方向，實(shí)現(xiàn)定向傳輸。 早期的功率控制研究大多集中在基于圖模型的拓?fù)淇刂品矫妗? 2 WMN 中的多信道技術(shù) 基于多信道的 WMN 組網(wǎng)技術(shù)是提高 WMN 容量的最有效的方法，受到研究者的高度重視。一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有多個具有獨(dú)立 MAC 和物理層的接口。 (1) 固定信道分配方式 固定分配機(jī)制將信道永久地、或者是長時間 (相對接口切換時間 )地分配給某一個接口，在信道分配后不再考慮拓?fù)浜拓?fù)載的變化。這種分配方式可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)分區(qū)或者是拓?fù)渥兓? 一種典型的協(xié)調(diào)機(jī)制是，所有的節(jié)點(diǎn)周期性的訪問一個預(yù)先制定的信道，在這個信道上協(xié)商下一個周期的信道使用。 (3) 混合分配方式 混合 信道分配方式 [12]結(jié)合了固定分配和動態(tài)分配的特點(diǎn)。一般鏈路層協(xié)議在有數(shù)據(jù)幀發(fā)生丟失時，通常會進(jìn)行重傳操作。研究表明，在 真實(shí)的 WMN 網(wǎng)絡(luò)中使用 ENT 路由方式，相對于 ETX 方式，平均丟幀率可以降低 50%。 WMN 網(wǎng)絡(luò)中心區(qū)域的節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相比，容易產(chǎn)生過載現(xiàn)象，原因是大部分采用 “ 最短路徑 ” 的路由算法會使 的中部節(jié)點(diǎn)正好位于大多數(shù) “ 最短路徑 ” 上。 4 結(jié)束語 WMN 是一種特殊的 Ad hoc 網(wǎng) 絡(luò)，具有分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其傳輸骨干網(wǎng)具有多跳、拓?fù)浞€(wěn)定、無供電約束等特性。 06), Nov 27Dec 1, 2022, San Francisco, CA, USA. Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2022:16. [10] Bahl p, Chandra r, Dunagan j. SSCH: slotted seeded channel hopping for capacity improvement in IEEE adhoc wireless works[C]// Proceedings of 10th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking (MOBICOM39。如何針對 WMN 的特點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)的通信性能仍然是目前研究的熱點(diǎn)問題，而增加 WMN 的網(wǎng)絡(luò)容量是其中關(guān)鍵而又基礎(chǔ)的問題。解決方案大都采用基于環(huán)狀路由的負(fù)載均衡方法 [16]，其基本思想是：將整個 WMN 網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分為多個同心環(huán)，每個節(jié)點(diǎn)都位于一個環(huán)中。在 WMN 網(wǎng)絡(luò)中，負(fù)載不均衡主要體現(xiàn)在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)中心部分以及瓶頸節(jié)點(diǎn)處?；?ETX 的路由算法認(rèn)為，降低幀重傳次數(shù)也就是增大了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。固定接口可以分配一個專門的控制信道，或者是一個數(shù)據(jù) /控制混合信道，而其余的接口可以動態(tài)地在信道間進(jìn)行切換。采用控制信道方式也是常見的一種協(xié)調(diào)機(jī)制。連通低干擾信道分配 (CLICA)[7]是一種流量透明的信道分配方式，這種方式為每個 Mesh 節(jié)點(diǎn)計(jì)算優(yōu)先級，根據(jù)連通圖和沖突圖進(jìn)行信道分配。這種機(jī)制又可以細(xì)分為公共信道分配 (CCA)模式和差別信道分配(VCA)模式。因此，需要虛擬一個子層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)在多個 MAC 實(shí)體之上協(xié)調(diào)所有信道的通信。只有一個收發(fā)器可用，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在同一時間只有一個信道是活動的。而傳輸范圍取決于發(fā)射功率，路徑損耗，以及接收靈敏度等因素。 WMN 中的功率控制 在無線 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中，由于移動性節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，所以需要通過功率控制來降低節(jié)點(diǎn)的能耗；而與 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)不同， WMN 中節(jié)點(diǎn)一般不存在供電限制，所以在 WMN 中，功率控制的目的是：節(jié)點(diǎn)控制共享信道的覆蓋范圍 ，從而減小鄰近無線鏈路干擾，增加網(wǎng)絡(luò)的空間復(fù)用度，提高 WMN 的網(wǎng)絡(luò)容量。接收節(jié)點(diǎn)定位問題是指：在通信前，發(fā)送節(jié)點(diǎn)必須首先確定接收節(jié)點(diǎn)的位置，才能確定發(fā)射波束的方向，所以節(jié)點(diǎn)必須對鄰居節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行跟蹤和定位。本文重點(diǎn)介紹采用高級物理層技術(shù)如定向天線、多輸入多輸出 (MIMO)等的 WMN 和結(jié)合物理層功率控制的媒體接入控制 (MAC)協(xié)議。 對于任何一種無線網(wǎng)絡(luò)來講，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸容量都是組網(wǎng)協(xié)議首要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 無線 Mesh 網(wǎng)絡(luò) (WMN)是一種多跳、自組織的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，一般由 Mesh 路由器和 Mesh 客戶節(jié)點(diǎn)組成。 WMN中路由度量的選取需要考慮多跳無線鏈路間的相互干擾，而通過采用負(fù)載均衡路由技術(shù)可以均衡網(wǎng)絡(luò)資源的使用，從而提高網(wǎng)絡(luò)容量和節(jié)點(diǎn)的吞吐率。另外， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)移動節(jié)點(diǎn)間的對等網(wǎng)絡(luò)通信，而 WMN 著眼于為各種業(yè)務(wù)需求的客戶節(jié)點(diǎn)提供無線寬帶接入功能。 具有高空間復(fù)用度的組網(wǎng)協(xié)議的 WMN 基本設(shè)計(jì)思想是：有效控制無線鏈路間的干擾范圍。 “ 耳聾 ” 問題是指：發(fā)送節(jié)點(diǎn)不能與 某個節(jié)點(diǎn)建立無線通信，原因是該節(jié)點(diǎn)正在另一個方向上偵聽或者接收。并且在 DVCS 機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)為每一個方向都設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分配向量 (NAV)。在圖模型中，如果兩個節(jié)點(diǎn)間的距離在其
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