指导老师舒炎泰教授

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Tianjin University,Computer,Department,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Wireless Mesh NetworksIssues at each layer,指导老师：舒炎泰教授,(jioshu),学生：刘春贵,2006,第一页，共三十八页。,Overview of Research Topics,Physical Layer,MAC Layer,Network Layer,Transport Layer,Application Layer,第二页，共三十八页。,Physical Layer(PHY)Wish list,Performance,Bandwidth,Robust modulation,Sensitivity,Short preamble,Fast switch between channels,Fast switch from Tx/Rx and back,Extras,Mobility(potentially high-speed),Link adaptation,Variable transmission power,Multiple channels,Link quality feedback,第三页，共三十八页。,在一个大的范围内实现高的传输率，需要新的宽带传输方案,(,除,OFDM,和,UWB,之外)；,研究多天线系统，但复杂性和成本太高还不能被商业广泛接受；,Frequency-agile,技术仍处于早期阶段,在被商业接受之前还需,要大量的研究努力；,虽然已经建议的,Adaptive/smart,天线等的多天线系统,以及,MIMO,系,统能增加容量和减轻由于衰退、通道干扰引起,(ynq),的损害，但对,WMNs,而言，开发这种技术是一个更具挑战的问题；,为了更好的利用物理层提供的先进技术，尤其,MAC,层协议需要和,物理层交互的工作。因此，设计物理层的一些组件时，应使高层能,访问或控制它们。这就使得硬件的设计更具挑战性,同时,也触发低,成本软件,radio,技术的创新。,PHY-,Open Research Issues,第四页，共三十八页。,PHY-Modulation,Existing modulations work well(OFDM,DSSS,etc.).,UWB may be an interesting alternative for short distances(WPANs),Spread spectrum solutions are preferred as they tend to have better reliability in the face of,Fading(very important for mobile applications),Interference(more of a factor than in any other wireless system),第五页，共三十八页。,M,N,K,L,的值不同会产生各种多天线系统；,接收方有多个天线接受，发送方是单个通道,(K=1,M=1,以及或,L1,或,N1),的设计已经被建议，接受方能够收到至少,(zhsho),一个好信,号的概率是很高的。,PHY-,MIMS,第六页，共三十八页。,PHY-Smart Antennas Advantages,Low power transmissions,Battery not a big concern in many applications,Enables better,spatial reuse,and,hence,increased network capacity,Better SNR,Better data rates,Better delays,Better error rates,Advantages,Disadvantages,Specialized hardware,Specialized MAC(difficult to design),Difficult to track mobile,data,users,第七页，共三十八页。,Transmission Power Control,Too low,Too high,Just right,GW,GW,GW,第八页，共三十八页。,Transmission Power Control(cont),Optimization Criteria,Network capacity,Delay,Error rates,Power consumption,The ideal solution will depend on,Network topology,Traffic load,第九页，共三十八页。,Overview of Research Topics,Physical Layer,MAC Layer,Network Layer,Transport Layer,Application Layer,第十页，共三十八页。,ScalableMAC,为使,MAC,协议真正,扩,扩展,必须建议,新,新的分布,式,式和协作,方,方案以保,证,证网络的,性能,(,如吞吐率,、,、甚至像,延,延迟和延,迟,迟抖动的,QoS,参数,),不会由于,网,网络的增,大而降低,。,。多通道,MAC,协议比单,通,通道,MAC,协议能实,现,现更高的,吞,吞吐率是,明,明,显的。但,开,开发一个,可,可扩展的,多,多通道,MAC,协议是一,个,个更有挑,战,战性的任,务,务。,MAC/PhysicalCross-LayerDesign,当使用,(shyng),像,MIMO,以及有感,知,知的,radios,等先进技,术,术的时候,，,，需要建,议,议新的,MAC,协议,尤,其,其,multi-channel MAC,协议。,NetworkIntegrationin the MAC Layer,在,MAC,层必须开,发,发先进的,网,网桥功能,，,，使得不,同,同的无线,radios,技术,诸,如,如,802.11,802.16,802.15,等能够在,一,一起无缝,的,的工作。,对,对于这些,网,网桥功能,，最终要,解,解决再配,置,置/软件,radios,以及相关,的,的,radio,资源管理,技,技术,。,MAC-,OpenResearch Issues,第十一页,，,，共三十,八,八页。,Modifying Existing MAC Protocols,例如,在,一,一个,802.11 mesh,网中,MAC,层协议,(xiy),可以通过,调,调整,CSMA/CA,的参,数得到改,善,善(如,CW,的大小,修改,backoff,程序)。,但,但该方法,仅,仅能实现,低,低的,端到端的,吞,吞吐率,因,因为它不,能,能大量的,减,减少邻居,节,节点间竞,争,争的概率,。,。,Cross-LayerDesign,Design,Approaches of aSingle-channel MAC protocol,基于有向,天,天线的,MACs,。,。,如果能保,证,证天线波,束,束很好，,就,就可以消,除,除暴露,节点。但,由,由于有向,传,传输,就,会,会产生更,多,多的隐蔽,节,节点,。,该方案也,面,面临其,它诸如成,本,本、系统,复,复杂性以,及,及有向天,线,线的实用,性,性等的困,难,难;,具有功率,控,控制的,MACs,。,。,能够减少,暴,暴露节点,，,，尤其在,密,密集,(mj,),的网络，,使,使用,低的传输,功,功率，因,而,而改善,WMNs,的频谱空,间,间的重用,。,。然而，,由,由于传输,功,功,率低导致,减,减少探测,潜,潜在的干,扰,扰节点的,可,可能性，,从,从而使隐,蔽,蔽节点的,问,问题,可能变的,更,更遭,。,第十二页,，,，共三十,八,八页。,Proposing InnovativeMACProtocols,在多跳网,络,络中，由,于,于可怜的,可,可扩展性,，,，像,CSMA/CA,的随机接,入,入协议,不是一种,有,有效的解,决,决方法,(fngf),。因而,再访基于,TDMA,或,CDMA,的,MAC,协议的,设计是必,要,要的。目,前,前,几乎,还,还没有,TDMA,或,CDMA,的,MAC,协议对,WMNs,可用。,Design,Approaches of aSingle-channel MAC protocol,考虑开发,具,具有,TDMA,或,CDMA,的分布和,协,协作的,MAC,协议的复,杂,杂性和成,本,本,；,是具有现,有,有,MAC,协议的,TDMA(,或,CDMA)MAC,的兼容性,。,。如在,802.16,中,原来的,MAC,协议是一,个,个,(y,),集中的,TDMA,方案,但对于,802.16 mesh，,一个,分布式的,TDMAMAC,仍然是空,缺,缺。在,802.11WMNs,中,如何,设,设计一个,覆,覆盖,CSMA/CA,的分布式,的,的,TDMAMAC,协议是一,个,个有趣但,具,具有挑战,的,的问题。,第十三页,，,，共三十,八,八页。,Design,Approaches of aMulti-channel MAC protocol,Multi-Channel Single-TransceiverMAC,如果考虑,成,成本和复,杂,杂性,在一个,radio,有一个,transceiver,是首选的,硬件平台,。,。因只有,一,一个,transceiver,可用,所以在每,个,个节点在,某,某一,时间只有,一,一个通道,是,是活动的,。,。但不同,节,节点可能,同,同时在不,同,同通道起,作,作,用。为了,协,协调这种,情,情形下节,点,点间的传,输,输,像多,通,通道,MAC,协议是需,要,要的。,Multi-Channel Multi-TransceiverMAC.,一个,radio,包括多个,平,平行的,RF,前端芯片,和,和基带处,理,理模块以,支,支持几个,同时的通,道,道。在物,理,理层上部,需,需要一个,MAC,层模块协,调,调多通道,的,的功能,。至今还,没,没有建议,多,多通道多,收,收发器的,MAC,协议。,Multi-RadioMAC,节点有多,个,个,radios,且具有自,己,己的,MAC,和物理层,。,。在这些,(zhxi),radios,中通信,完全独立,。,。因而,在,在,MAC,上部需要,一,一个虚拟,的,的协议,像,像多,radio,一致协议,在所有通,道,道协调通,信,信。事实,上,上，在这,种,种情况,一,一个,radio,可能有多,个,个通,道。但为,了,了设计和,应,应用的简,单,单性,在每个,radio,通常应用,单,单个通道,。,。,第十四页,，,，共三十,八,八页。,OverviewofResearchTopics,PhysicalLayer,MACLayer,NetworkLayer,Transport Layer,ApplicationLayer,第十五页,，,，共三十,八,八页。,Sc