基于位置信息多信道Ad-Hoc网络MAC协议研究.pdfVIP

第勰卷第5期 杭州电子科技大学学报 V埴．28．No．5 2008年10月 JottmsldHm灿DiamiUniveefity Oct．猢 基于位置信息的多信道Ad—Hoc网络MAC协议研究 应瑛，章坚武 。 (杭州电子科技大学通信工程学院。浙江杭州310018) 摘要：超宽带无线通信技术由于其功耗低、结构简单、定位精确、空间容量大等特点，特别适用于Ad Hoe无线自组织网。其精确的定位能力，对于AdHoe的MAC协议优化有很大的帮助。该文在 UWB无线定位的基础上，设计了基于位置信息的多信道AdHoc网络的MAC协议，主要介绍了信 道分配部分。其主要思想是按照节点所处的物理位置来分配信道，仿真验证了在选择合适的栅格 大小的情况下，与传统的静态信道分配在冲突避免和网络吞吐量等方面都有所改进。 关键词i超宽带；无线自组织网络；信道分配；栅格 中圈分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1001—9146(2008)05一0092—04 O 引 言 AdHoc网络是一种自创造、自组织、自管理并且不需要其它基础设施支持的无中心的特殊的无线 移动通信网络。AdHoc网络的这一特性使其在军事、抢险救灾、商业、教育等无基础设施支持的环境中 的应用充满光明前景[1]1。但是由于AdHoc网络通信带宽有限，传输速度不高，节点电池能源有限等问 Wide 题，导致其大规模应用受到限制。超宽带(UltraBand，UWB)无线传输技术具有功耗低、抗多径效果 好、安全性高、系统复杂度低、空间容量大、成本低等特点，在提供精确定位方面尤其突出。UWB技术的 Hoc网络的应用场合。本 出现，其抗多径，精确定位等特性能对AdHoc网络进行优化，大大扩展了Ad 文结合了I．rWB的优良的定位特性，提出了基于位置信息的AdHoc网络的媒体介质访问控制(Medium Access Control，MAC)协议o l基于位置信息的多信道MAC协议 现阶段，很多研究学者已提出基于UWB技术的AdHoc网络MAC协议【2、3J。目前比较成熟的协议 是单信道的MAC协议，但是单信道接入协议无法从根本上解决隐藏终端和暴露终端的问题。文献4—6 指出，采用多信道的UWB技术在使用灵活性，信道利用率以及传输干扰等方面比单信道UWB技术有很 大提高。超宽带极宽的频谱可以分成很多个子带，从频域上分离超宽带的信道比较简单易行。同时 UWB利用定位模块和定位算法获得精确的定位信息，与目前应用最为广泛的GPS相比，它解决了GPS 到达地面的定位信号较弱，不能穿透建筑物，不适合室内定位等缺点。AdHoc网络处于某一物理区域 Hoe 内，可以引入位置信息来辅助解决网络中的一些问题。因此，应该充分利用超宽带定位来实现Ad 网络MAC层的优化设计。它可以适用于各种网络拓扑结构，也不需要全网的时钟同步。下文就利用超 收稿El期：2008—07—20 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目(R105473) 作者简介：应瑛(1985一)，女，浙江温州人，在渎研究生，无线通信网络． 万方数据 第5期 应瑛等：基于位置信息的多信道Ad—Hoe网络MAC协议研究93 宽带网络节点的位置信息，综合考虑基于竞争的MAC协议和基于分配的MAC协议各自的优势和不足， 提出一种基于位置信息的多信道AdHoe网络MAC协议。 2多信道MAC协议的信道分配 多信道MAC层协议主要需要解决两个问题：信道分配和媒体接入。本文主要讨论信道分配问题。 基于位置信息的信道分配的基本思想是将整个网络的物理区域分成若干个小栅格，邻近的栅格分配有 不同的信道，每个节点根据自己所在栅格来选择使用信道。和GSM网络的小区制类似，在栅格中节点 无需为选择信道进行额外的通信，信道的分配仅仅和节点的物理位置有关。这就既