無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(編輯修改稿)
2024-08-15 18:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，當一個比特朝著目的節(jié)點前進一米時，稱網(wǎng)絡傳輸了一個比特 距離（ bitmeter）。 ? 給定時間和空間上的一組成功傳輸，其比特 距離乘積之和是對網(wǎng)絡傳輸容量的指示。 協(xié)議模型下的實驗結(jié)果 以下結(jié)果假設 n個節(jié)點任意分布在 1m2的圓形區(qū)域上，每個節(jié)點的傳輸速率為 W bits/sec。 ? 網(wǎng)絡最大傳輸容量： ? 如果節(jié)點位置、流量模式及每個節(jié)點的發(fā)送功率都是最佳選擇的，則該任意網(wǎng)絡的傳輸容量為： ? 上界為： ? 節(jié)點最大傳輸容量： ? 如果網(wǎng)絡最大傳輸容量在 n個節(jié)點間平分，則每個節(jié)點的最大傳輸容量為： ? 若距目的節(jié)點 1m，則每個節(jié)點可獲得的吞吐量為： 物理模型下的實驗結(jié)果 ? 網(wǎng)絡最大傳輸容量： ? 當滿足 Pmax/Pminβ時，傳輸容量上界為： 隨機網(wǎng)絡 假設所有節(jié)點的傳輸距離均為 r。 ? 協(xié)議模型： ? 節(jié)點 Xi在第 m條子信道上向節(jié)點 Xj發(fā)送，當滿足以下兩個條件時， Xj能正確接收： 1） | Xi Xj| ≤ r 2）在同一個子信道上同時發(fā)送的其它節(jié)點 Xk滿足： |Xk Xj| ≥ (1+Δ )r 物理模型 所有節(jié)點的發(fā)送功率均為 P。 ? 物理模型： ? 令 {Xk。 k∈ Τ }為在某個時刻、在一個特定的子信道上同時發(fā)送的節(jié)點集合，那么當滿足以下條件時，節(jié)點 Xi的發(fā)送可被節(jié)點 Xj正確接收： 實驗結(jié)果 ? 協(xié)議模型下，每個節(jié)點可獲得吞吐量： ? 物理模型下，每個節(jié)點可獲得吞吐量： 討論 ? 本質(zhì)上說，相鄰節(jié)點共享信道的需要限制了無線網(wǎng)絡的容量。 ? 每個用戶可獲得的吞吐量隨用戶數(shù)量增加而趨近于零，因此， ? 無線網(wǎng)絡只應當包含少量用戶 ? 多數(shù)傳輸只應發(fā)生在鄰近區(qū)域，只有少量長距離傳輸（比如使用分簇結(jié)構(gòu)），這樣可以縮小源 目的距離。 ? 本文未考慮由信道接入、節(jié)點移動、鏈路失效、路由等引起的開銷，這些開銷將進一步減小節(jié)點的吞吐量。 ? 有向天線將有助于提高無線網(wǎng)絡的容量。 7. WMN中的路由測度研究 [4] ? 路由測度（ routing metric）用來在所有可能的路由中確定一條最佳路由。 ? 路由測度的設計要根據(jù)目標網(wǎng)絡的特性決定，WMN路由測度的設計要考慮以下兩方面的因素： ? 所使用的路由協(xié)議：哪一類路由協(xié)議適合 WMN，路由測度的設計應與路由協(xié)議相符合； ? Mesh網(wǎng)絡的特性：靜止節(jié)點 + 共享無線介質(zhì)，有效的路由測度應考慮鏈路的信道分配，反映出干擾對路徑性能的影響。 適合 Mesh網(wǎng)絡的路由協(xié)議 ? 按需路由： ? 路由發(fā)現(xiàn)通常采用洪泛方法，適用于鏈路經(jīng)常中斷（如節(jié)點移動）的網(wǎng)絡。 ? Mesh網(wǎng)絡的節(jié)點是靜止的，鏈路中斷概率較低，基于洪泛的路由發(fā)現(xiàn)是冗余的。按需路由一般來說不適合 mesh網(wǎng)絡。 ? 源路由（先應式路由） ： ? 源節(jié)點為一個數(shù)據(jù)流計算路由，將整條路徑放在包頭中。 ? mesh網(wǎng)絡的包長通常很小，將整條路徑放在包頭中的消息開銷很大。一般來說，源路由也不適合 mesh網(wǎng)絡。 ? 逐跳路由（先應式路由）： ? 包頭中的消息開銷小，在網(wǎng)絡路由中占據(jù)主導地位，也適合mesh網(wǎng)絡。 ? 逐跳路由的關(guān)鍵是要仔細設計路由測度以避免出現(xiàn)路由環(huán)路。 對路由測度的要求 ? 路由測度不能引起頻繁的路由改變，以確保網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。 ? 路由測度必須反映 mesh網(wǎng)絡的特性，以確保最小加權(quán)路徑性能良好。 ? 路由測度必須保證最小加權(quán)路徑可以被多項式復雜度的算法找到。 ? 路由測度必須保證不會形成轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路。 路由穩(wěn)定性 ? 路由權(quán)重的穩(wěn)定性與路由測度所反映的路由特性有關(guān)，分為： ? 負載敏感型：根據(jù)路由上的負載為路由分配權(quán)重，如擁塞節(jié)點的個數(shù)； ? 拓撲依賴型：根據(jù)路由的拓撲特性為路由指定一個權(quán)重，如跳數(shù)、鏈路容量等。 ? 路由測度適應的路由協(xié)議： ? 負載敏感測度：只適用于按需路由，在流量變化較大的網(wǎng)絡中與先應式路由一起使用會導致網(wǎng)絡不穩(wěn)定； ? 拓撲依賴測度：可用于按需路由和先應式路由， Mesh網(wǎng)絡較適合采用拓撲依賴測度。 最小權(quán)重路由的性能 ? 路由測度必須能反映出影響網(wǎng)絡性能的路徑特性，路徑特性有以下幾種： ? 路徑長度（跳數(shù)）：較多的跳數(shù)會增大端到端延遲和減少流的吞吐量，因此隨著路徑長度的增大應增加路徑權(quán)重。 ? 鏈路容量：隨著節(jié)點間距離的增大，鏈路容量下降。應權(quán)衡路徑長度和鏈路容量的關(guān)系。 ? 包丟失率：重傳會影響使用該鏈路的流的吞吐量和延遲，因此路由測度必須反映鏈路的包丟失率。 ? 干擾：路由測度必須同時反映流內(nèi)干擾和流間干擾： ? 流間干擾：相鄰數(shù)據(jù)流之間的干擾； ? 流內(nèi)干擾：同一個數(shù)據(jù)流中相鄰節(jié)點間的干擾。 流間干擾和流內(nèi)干擾 流間干擾 流內(nèi)干擾 計算最小權(quán)重路徑的有效算法 ? 研究表明，存在多項式復雜度的最小權(quán)重路由計算算法的充分必要條件是路由測度具有保序性。 ? 保序性（ isotonicity）： ? 在兩條路徑上添加相同的一段路徑后，這兩條路徑的權(quán)重大小順序不變。 ? BellmanFord算法或 Dijkstra算法計算最小權(quán)重路徑的充分必要條件為路由測度具有保序性。 無環(huán)路由 ? 研究表明，如果在逐跳路由中使用 Dijkstra算法，保序性是實現(xiàn)無環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)的充分必要條件。 ? 這意味著，對于非保序的路由測度，只能使用按需路由、源路由或距離矢量路由，因為這些路由協(xié)議不要求保序性來確保無環(huán)路由。 ? 在 mesh網(wǎng)絡中應當使用保序的路由測度。 Mesh網(wǎng)絡中使用的路由測度 ? Mesh網(wǎng)絡中的路由測度應當是保序、拓撲依賴和能夠反映 mesh網(wǎng)絡特性的。 ? 針對 WMN已提出了以下一些路由測度： ? 跳數(shù) ? Expected Transmission Count（ ETX） ? Expected Transmission Time（ ETT） ? Weighted Cumulative ETT（ WCETT） ? Metric of Interference and Channelswitching（ MIC） （ 1）跳數(shù) ? 跳數(shù)反映了路徑長度對流性能的影響。 ? 跳數(shù)測度是保序的，存在有效的算法能夠找到最小跳數(shù)的無環(huán)路徑。 ? 跳數(shù)測度沒有考慮不同無線鏈路上傳輸速率和丟包率的差異以及網(wǎng)絡中的干擾，在WMN中不能獲得良好的性能。 （ 2）平均傳輸次數(shù)（ ETX） ? ETX定義為在無線鏈路上成功傳輸一個數(shù)據(jù)包所需要的 MAC層傳輸次數(shù)
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