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2019-03-12 03:41:50

无线自组织应急通信络的多信道介质访问控制

摘要:文章研究了多信道资源分配算法,并对其5个重要过程:获取节点请求列表过程、请求分类缓冲过程、请求队列截取过程、资源分配过程、节点使用分配结果过程进行了探讨。文章认为在算法中可以考虑增加请求信息的内容以完善分配机制,加入自适应的优先级预留比例调整机制,添加和完善更高效地分配时隙、信道二维资源。

关键字:介质访问控制;资源分配策略;节点收发控制;时分多址英文摘要:This paper examines multi-channel resource allocation algorithm and its five key processes: access node list request, request classification buffering, interception of request queue, resource allocation, and use of allocation results for nodes. Algorithms can determine whether to increase request information content to improve the distribution mechanism, add a priority reserve ratio adaptive adjustment mechanism, analyze and improve timeslots allocation, and channel two-dimensional resources.

英文关键字:medium access control; resource allocation strategy; node transceiver control; TDMA基金项目:北京市自然科学基金资助项目()随着无线技术和络技术的发展,应用无线自组织络技术构造应急通信络将成为今后发展的趋势。既有研究表明多信道介质访问控制可以有效地提高络的通信能力,因此,需要研究适合无线自组织应急通信络的多信道介质访问控制机制。在IEEE 80.11[1]标准中已经定义了多信道的通信模式。在有关IEEE 802.11的介质访问控制的研究中,通信模式或者是基于竞争方式的多信道、或者是基于单一控制信道的时分复用。使用多信道改善通信性能已经成为无线通信领域的共识,但是如何配置、控制和使用多信道,仍然是一个值得研究的问题。

1 多信道控制模式在无线数据通信中,信道复用技术用于控制如何分配或使用信道。典型的复用技术包括:载波感知多址接入(CSMA)、竞争方式和时分复用访问(TDMA)、码分复用(CDMA)。在已知的络中,卫星通信的ALOHA系统和无线以太的CSMA/CA为竞争方式的代表;GSM、TD-SCDMA和WiMAX为时分复用方式的代表。

基于Wi-Fi的多信道研究有两种方式:其一是两个或多个同样的竞争信道;其二是指定一个信道为控制信道,其他信道为数据通信信道。既有的关于多信道的研究表明:对于存在多信道的通信系统,当信道数到达某个临界值时,系统的吞吐率不再随信道数量的增加而增加。如何最合理最有效地利用多信道的通信能力,使络和应用呈现更好的可扩展性成为重要的课题。

在过去的20多年中,人们多从系统的角度设计无线通信系统。为提高无线通信系统传输能力,多信道技术,特别是多个无线载波方式,受到极大重视。在现在比较流行的IEEE标802.11标准体系中[],出现了BAPU、DBTMA和DCMA等双信道和Multiple Channel CSMA和DCA-PC等多信道技术[]。

在一般的商用通信系统中,一般包括一个公共控制信道和一群业务信道,例如:ISDN/SS7、GSM/GPRS/HSDPA。无论在核心络中,还是在无线环路中都有相同的控制模式。为这样了提高通信系统的效能,一个重要的研究课题就是:在无线数据通信系统中,公共控制信道和业务信道的关系和控制模型如何确定才能够满足特定的组要求。

本文研究一种多信道控制模型。该模型的控制模式是为了满足应急通信的信息快速融合的需要而建立的。该模型提出多信道控制算法。在同时4路接收的多信道并行传输的机制中,一个节点在一个时隙内既能够占用一个信道发送数据,又能够同时接收来自其他4个节点在不同信道上的4路数据。多信道手法是一种庄子妻死特定的多信道通信模式。确定这种多信道控制模式,对建立信息汇聚、融合的无线数据通信有很明显的帮助。

2 多信道资源分配算法自组织应急通信络媒体访问控制(MAC)技术重点在于动态分配资源和区分优先级的服务质量。动态分配资源主要包括:动态地分配时隙,使得空闲的时隙能够被发送请求数较多的节点充分利用;动态地分配信道,使得节点能够灵活使用多信道机制,实现快速信息融合所需要的多路接收一路发送的通信能力。区分优先级的服务质量主要包括:对分组区分优先级,始终保障最高优先级的服务质量;其他优先级按比例分配带宽,该分配不必在等待中徒耗生命比例能够灵活调整;高负载时性能下降相对平缓。

本文的多信道资源分配算法参考IEEE 802.16中Mesh络的MAC层机制。该控制机制采用TDMA的组方式,节点通过请求/响应的方式来接入媒体,其中集中控制方式同样支持Ad hoc络的集中式MAC资源调度和管理。IEEE 802.16协议支持不同的服务水平,从企业级的高质量服务到家用型的尽力而为服务都有定义。协议通过集中调度来支持时延敏感业务,如话音和视像等。由于确保了无碰撞数据接入,IEEE 802.16的MAC层改善了系统总吞吐量和带宽效率,并确保数据时延受到控制。TDMA接入技术还使支持多播和广播业务变得更容易。IEEE 802.16系统的QoS机制可以根据业务的实际需要来动态分配带宽,具有较大的灵活性。Mesh模式的QoS机制还需要进一步研究和完善,可以借鉴其他模式下较成熟的QoS机制对Mesh模式进行补充和改进。

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