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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    评论()    阅读:
作 者:韦云凯 毛玉明 吴凡

    实际上,无线自组织网络上可提供QoS的能力非常有限,目前网络的QoS研究主要针对的是网络的QoS能力的提升,在提供满足应用需求的QoS方面还有很长的路要走。

    3  跨层设计

    无线自组织网络中链路的带宽较紧缺,而节点的处理能力和存储空间相对充足,因此需要通过增加协议栈各层之间的垂直交互来减少协议层对等实体之间的水平通信。跨层协同设计正是这种原则的一种具体的体现形式,网络各层共享与其他层相关的信息,从而对无线自组织网络进行整体设计。按照这种方式设计的协议栈中的各层协议在逻辑上是相互耦合的,各层协议之间垂直通信的增加允许上下层协议更好地结合,从而能够减少不必要的水平通信造成的带宽等资源浪费,有效地提高网络的整体性能。

    无线自组织网络中,通过拓扑发现技术节点可以学习到局部拓扑信息。如何充分挖掘这些信息以实现优化自组织网络的通信性能,是一个值得研究的课题。目前的研究主要集中在如何利用局部拓扑信息在自组织网中实现高效广播传输、减小路由发现开销、改进路由维护等。当前的研究成果都体现出一个基本观点:无线自组织网络中的数据转发不能仅依靠网络层路由功能,必须结合链路层以及物理层实施跨层联合设计。因此在今后的无线自组织网络中,节点需要的不仅仅是局部的拓扑信息,还会需要更多的局部网路、链路参数。

    综合考虑各协议层之间的信息进行路由协议设计,是无线自组织网络跨层协同设计的重点和技术难点之一。其设计需要考虑网络节点的移动性、有限带宽和不稳定的信道质量等特征,网络层可以基于当前的链路参数、网络和业务量状况选择合适的路由,实现对网络资源的有效分配。文献[9]中提出了一种跨层协同机制,利用多目标优化算法来计算跨层机制中使用的路由参数,支持自适应多QoS限制的多路径路由选择。文献[10]中基于AODV路由协议和IEEE 802.11e的MAC协议增强分布式协调访问(EDCA)标准提出的一种跨层路由协议,根据延时、带宽和路由稳定性等指标,寻找满足应用需要的最佳路径。文献[11]中把有线网络和光网络中的标签的概念移植到无线自组织网络中,提出标签路由协议(LRP)跨层路由协议框架,较之于DSDV、AODV、DSR和ZRP路由协议的效率有所提高。但目前为止,尚无针对数据链路层和网络层的跨层协同设计技术进行的系统性的研究,链路层哪些信息有助于路由了协议优化,以及网络层的哪些任务可以由链路层完成,这些问题都有待于深入研究和论证。

    4  具有可扩展结构的无线自组织网络

    无线自组织网络具有两种不同的层次结构:平面结构和分层结构。在平面结构中,每个节点都需要知道到达其他所有节点的路由。由于节点的移动性,维护这个动态路由需要大量的控制信息。网络规模越大,路由维护的开销就越大。所以平面结构的网络可扩展性较差。如何构建具有可扩展性的大规模自组织网络体系结构一直是国内外研究的重点。目前,对于可扩展自组织网络的研究都集中在分层自组织网络体系结构上。

    4.1逻辑分层结构

    分层自组织网络体系结构源于分簇结构思想,如图5所示,将网络划分成若干个簇,每个簇由一个簇头和多个普通节点组成。簇头之间的通信需要借助于网关节点完成,簇头和网关形成高一级网络,称为虚拟骨干网。分级结构的网络规模在很大程度上将不受限制,路由和控制开销较小,并且容易实现移动性管理和网络的局部同步。因此,当无线自组织网络规模较大并需要提供一定的服务质量保障时宜采用分层分布式网络结构。

    但是分级结构也有它的缺点。首先,分级结构需要相应的分簇算法和簇维护机制;其次,节点之间的路由不一定是最优路由。但是,我们可以通过设计合理的分簇算法来减少维护簇结构所需的开销,并且可以通过分布式网关来优化路由。通过将网络划分成簇,可以在无线自组织网络中方便地实施资源管理。在每个簇内,簇头可以控制节点的接入请求并且合理地分配带宽。

[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  编 辑:赵宇
关键字搜索:无线自组织网络  MAC协议  路由  跨层设计  可扩展性  
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