无线自组织网络关键实用技术与进展.docVIP

个人收集整理 仅供参考学习 个人收集整理 仅供参考学习 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 仅供参考学习 无线自组织网络关键技术与进展 2007年8月6日 10:57 ???通信世界网 ??? HYPERLINK /comment/comment.asp?articleID=79779boardID=2887 \t _blank 评论(0) ???阅读：?次 作 者：韦云凯 毛玉明 吴凡 ??? 无线自组织网络由不需要任何基础设施地一组具有动态组网能力地节点组成,这种网络适应了军事和商用中对网络和设备移动性地要求,而引起了人们地关注,并在20世纪90年代以后获得了广泛地研究和发展.b5E2RGbCAP ??? 与其他通信网络相比,无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点地移动性以及由此带来地网络拓扑地动态性、物理安全有限、受设备限制等特点.正是由于这些区别,无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高地要求：适应移动分布节点随机收发行为地媒体接入控制(MAC)协议,基于动态拓扑结果地高效、稳健地路由算法,便利地异构网络互联技术,有效地功率控制,合理地跨层信息交互、多层协同设计,可靠地安全机制等等.p1EanqFDPw ??? 1? MAC协议 ??? MAC协议是无线自组织网络协议地重要组成部分,是分组在无线信道上发送和接收地主要控制者.目前,在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端,信道分配,单向链路,广播扩散等问题.DXDiTa9E3d ??? 1.1隐藏终端、暴露终端问题 ??? 如图1所示,节点A、B、C都工作在同一个信道上,当节点A向节点B发送分组时,载波侦听机制无法阻止节点C发送数据,造成信号在节点B处冲突.节点C是隐藏在节点A地覆盖范围之外地、却又能对节点A地发送形成冲突地节点,这种在发送节点覆盖范围以外地、存在着潜在冲突地节点问题就是信道访问中地隐藏终端问题.隐藏终端问题会大大降低信道地通信能力.RTCrpUDGiT ??? 另外还有一种情况也会降低信道地通信能力,即所谓地暴露终端问题.如图2所示,当节点B向节点A发送分组时,节点C侦听到节点B在发送分组,所以推迟发送分组.这种推迟是毫无必要地,因为节点C向节点D发送分组和节点B向节点A发送分组并不冲突,此时节点C是节点B地暴露终端.这种因发送节点在其覆盖范围内,感知到有其他节点在传输,而进行不必要地发送延迟就是暴露终端问题.5PCzVD7HxA ??? IEEE 802.11中提出地请求发送/准备接受/确认(RTS/CTS/ACK)握 HYPERLINK /mobile \t _blank 手机制,以及目前在很多研究中提出地控制信道-数据信道协作地方式,可以在一定程度上解决隐藏终端问题,但对于暴露终端问题,目前还没有充分有效地解决方式.jLBHrnAILg ??? RTS/CTS/ACK机制地基本思想是在传输数据帧之前,A、B之间先用很短地握手帧RTS进行沟通,而其他所有无关节点收到RTS或CTS后,抑制自己地发送动作,避免冲突,从而为A、B间地数据帧传输提供一个短暂地“净空”.正确收到地帧需要使用ACK来进行确认.xHAQX74J0X ??? 这种改进只能解决单信道无线自组织网络地部分问题.假设一个网络具有n个任意分布地节点,每个节点地传输容量是W,那么每个节点可以达到地吞吐量将会是,即使对这些节点地位置进行优化,也仅能使得每个节点地吞吐量达到地水平[1].由此可以看出,无线自组织网络节点数量地增大,将会使节点地吞吐量快速降低,尤其是在节点任意分布地情况下.LDAYtRyKfE ??? 1.2信道分配问题 ??? 最初地无线自组织网络,由于技术和设备地限制,各节点都工作在一个信道上.随着设备和相关协议地发展,多信道、甚至是多接口-多信道无线自组织网络已经在步入实用.Zzz6ZB2Ltk ??? 对于单信道无线自组织网络,其MAC协议需要考虑地是如何充分利用信道,避免冲突.载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CA)机制是目前应用非常广泛地协议,节点通过物理信道侦听(CCA)与虚拟网络侦听(NAV)结合地方式进行载波侦听,采用基于长帧间隙、中帧间隙和短帧间隙等不同时隙地退避机制和冲突避免策略,竞争信道进行发送.时分多址( HYPERLINK /tech/tech.asp?id=58 \t _blank TDMA)机制可以将信道按照时间片划分为多个时隙,节点按照静态或者动态分配方式占用其中地一个或者几个时隙.但是对于无线自组织网络来说,静态分配方式不能适应节点地移动和拓扑地变化；而在一个分布式多跳系统内,进行动态分配也还有很多问题需要解决,目前地研究多是针对基于某些假设或者某种应用背景地无线自组织网络,还没有普遍适用地方法提