自组织网络enwl

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Ad hoc网络,1、概念,2、MAC层的协议，以及一些改进方法,3、有向天线及其在Ad hoc中的使用,定义：由一组带有无线通信收发设备的移动结点组成，多跳、临时与无中心的自治系统,特征,：,1、分布式控制，没有网络基础设施（base station）。,2、多跳性。因为无线结点的发射功率有限，传输需要中间结点转发,3、动态的拓扑结构。无线结点的移动性，决定了不断有新的结点的加入和旧的结点的离开，拓扑结构也在不断的变化,优缺点,：,优点：可临时的组网，抗损害能力强，比传统的基于基础设施的网络有更大的优势。可应用于军事通信，灾难救助等,缺点：a、转发需要其他的节点参与，干扰比较严重,b、数据的多跳性存在安全问题,c、缺乏对视频会议等的服务质量保证,Ad hoc使用的是属于多跳共享的广播信道，因此会引来很多的问题，如隐终端和暴露终端的问题,隐终端：在接收节点的通信范围内，在发送节点的通信范围以外的节点。,暴露终端：在发送节点的通信范围内，在接收节点的通信范围外的节点,隐终端：,暴露终端：,MAC协议的分类,（1）按接入方式：随机接入，受控接入，混合接入,（2）信道使用数量：单信道，双信道，多信道,（3）使用天线类型：全向天线，有向天线,802.11 MAC层的DCF协议,帧交互顺序：RTS-CTS-DATA-ACK,采用：载波监听，信道预约，帧确认的机制,问题,如图C本来可以,发送，被过度的,保护了,C的发送，会影响,B的接收，但是仍,然可以发送,改进方案,CCR协议,AVOS协议,DACS协议等,其中，Pb是节点B接收到的帧的能量，Pa是节点A发送帧的能量，Ga，Gb分别是发送端天线和接收端天线的增益(Gain)，ha，hb分别是节点A和节点B的天线高度，dab是节点A和节点B间的距离。,同理：对节点c,假设各种物理参数一致，那么在节点B处 的信噪比：,所以：,一般情况下，取SNR=10，根据以上公式，当接收端与发送端之间的距离在0到0.56Rt的时候，隐终端很少会出现，这就解决了隐终端的问题，这就是CCR协议选择的方案，但是暴露终端的问题并没有解决,AVOS在将距离再次划分,区域I：0.56Rtd Rt。在这个区域中，RTS/CTS这种握手机制并不有效，被称为Underactive RTS/CTS 场景。,区域II：0.36 Rtd0.56Rt。在这个区域中，RTS/CTS能够有效的发挥作用，被称为Moderate RTS/CTS 场景。,区域III：0d0.36Rt。在这个区域中，RTS/CTS可以有效的发挥作用，但是在这个区域外的其他节点将变成暴露终端，这种场景被称为Overactive RTS/CTS。,只要在以上的2和3区域区域发送数据，当受到RTS后直接发送CTS不用检测信道，这种可以解决暴露终端的问题，很难知道该节点处在哪个区域,造成隐终端和发送终端的根本原因是：,1、潜在的发送端无法知道当前正在接受节点的位置,2、正在接收消息的节点接收信息能量的大小,基于此，提出了IABT协议,IABT协议,一个基于忙音的可感知干扰的MAC协议。,忙音：一组有着特定单频的正弦信号。,忙音计算公式是：,其中fs是当前接收端发出的忙音的频率，f1，f2是忙音所占用频带的低端和高端频率，Pt是当前接收端能够容忍的噪声能量，Pmax是发送端的最大发送能量。,假设节点A正在向节点B发送帧，节点B是接收节点。节点C是一个潜在的发送端，C的发送不对B的接收产生干扰，则必须满足,a、知道B处可以容忍的噪音,b、节点C发送的信号传送到节点B处的能量大小：SNR必须满足：,节点C可以通过下面的公式来获取节点B可以容忍的噪声的大小：,当Pc的能量小于Pt的时候，就可以发送数据了,有向天线,能够在某个特定方向上接收和发送的电磁波,工作状态有四种：,o-o，o-d，d-o，d-d；,d-d是距离最短的一种，一般使用d-o模式,使用有向天线的优点：,1、扩大传输范围，减少了传输跳数，降低时延,2、提高接收质量,3、增加空间复用，提高系统容量,原有的隐终端问题：,原有的暴露终端的问题,使用有向天线引入的隐终端问题,“聋”问题：,传统的DMAC大多采用DRTS/OCTS的握手机制来协商通信，接收端能通知的范围依然是o-o,存在过度保护，隐终端，还有聋问题，引入了FFT-DMAC协议,一个节点获取周围节点忙碌与否的方式,1 接收节点或发送节点连续发送自己的忙碌状态，当一个节点需要发送数据的时候，只需要监听信道是否忙碌，不需要一直监听,2周围节点连续发送监听信号，当需要发送数据的时候，他们的发送根据监听到的控制信道 来决定是否可以发送,FFT-DMAC协议,使用第一种方式获得节点的忙碌状态,采用两对忙音来,第一种：全向发送，进入聋状态，发送FFT1+，离开聋状态，发送FFT1-,第二种：有向忙音，由接收端向发送端发送，发送端发送之前，发送FFT2+，完毕后发送FFT2-来通知这个方向的节点,谢谢,