首页 >> 技术深度文章 >> 分类技术 >> 正文
Ad hoc技术在未来无线通信中的应用
2008年1月25日 13:25    中国联通网站    评论()    
作 者:李国强 靳浩

    根据应用的场合不同,Adhoc网关分为三种:WA-GW网关由网络运营商提供,为公众提供服务,可以固定在公共场所;MA-GW是一种是可移动的网关,可以集成在终端上,用户可以通过它随时连接到AP,其灵活性大大增加,但是由于其移动性,所以不像WA-GW那么稳定;MH-GW是由网络运营商来提供的一种较为灵活的网关,其移动性介于前两者之间,它对接入网来讲是移动的,对Adhoc网来说是固定的,有点类似于移动通信中为解决热点地区覆盖使用的车载基站。

    除了能够向Adhoc网络提供扩展的多媒体服务之外,WA-GW和MH-GW还能够提供本地内容服务。运营商可以通过向用户提供Internet服务、本地内容和AAA认证等服务来向用户收取相关的费用。

    图1  Adhoc与Internet整合网络拓扑

    (2)Adhoc与Internet整合后的运行模式

    图1中网络的运行过程可以描述如下:Adhoc终端在接入Internet之前首先找到Adhoc网关,Adhoc网关周期性地向周围发送广播包来广播自己的存在。如果Ad hoc终端距离网关只有一跳的距离,那么终端就通过接收广播信息来找到Ad hoc网关;如果距离超过一跳,终端会向周围节点发送“网关寻找”的控制包,其中包含有本终端的归属IP地址和MAC地址,然后Ad hoc移动终端会收到来自一个或者几个Ad hoc网关的应答。Ad hoc移动终端会选取跳数最少的作为其网关接入Internet。终端产生的IP数据包被封装成Ad hoc数据包发送到Ad hoc网关,网关去除Ad hoc的包头,然后将包路由到接入网中。

    2.Adhoc与蜂窝系统相整合

    为解决蜂窝通信系统与无线局域网整合应用范围不广的问题,在蜂窝通信系统中引入无线自组网成为目前研究的一个热点。图2中,Adhoc网络通过MA-GW和MH-GW与蜂窝系统混合组网。

    图2  Adhoc网络与蜂窝系统混合组网

    (1)蜂窝系统与Adhoc网络整合的必要性

    首先,能够对蜂窝系统中的盲区起到覆盖作用。在一些基站覆盖不到或者信号很弱的地区,通过其他处于基站与移动台终端中间的中继节点转发,将有效提高信号的覆盖。

    其次,可以对网络的负载起到均衡作用。蜂窝系统中,各蜂窝小区话务量不平衡且动态变化,引入自组网的动态中继,将一个小区的流量分流到周边小区,有效地缓解了由于容量饱和而造成的呼叫阻塞和切断链。

    再次,对于距离比较近的移动节点,可以通过自组网直接通信,不占用蜂窝网的资源,减少蜂窝系统的负担,提高系统的总容量。

    最后,提高移动节点接入蜂窝系统的速率。在多跳多速率的网络中,采用多跳高速率的路由代替一跳低速率的路由,只要能够有效地减少信道的占用时间,就能提高系统总的吞吐量。GPRS每时隙可提供的传输速率为CS21(9.05kbit/s)、CS22(13.4kbit/s)、CS23(15.6kbit/s)及CS24(21.4 kbit/s),其中CS23、CS24只有在距离基站较近且信号较好的地区才能够使用,目前普遍采用的是CS21和CS22信道编码方案。CDMA 1X网络的情况与GPRS类似,提供38.4~2457.6 kbit/s的各种数据速率,但达不到较高的接入速率。因此,蜂窝系统中引入自组网方式使移动节点都能采用较高的接入速率,将提高整个系统的吞吐量。

    (2)Adhoc与蜂窝系统整合的研究现状

    无线Adhoc与蜂窝移动通信系统整合方面,目前国外的一些研究机构已经开展了一定研究工作,其中主要包括:ODMA(OpportunityDrivenMultiple Access)、A-GSM、SOPRANO(Self-Organizing Packet Radio Ad hoc Networks with Overlay)、iCAR(Integrated Cellular and Ad hoc Relaying Systems)等以下分别给予说明:

    ●ODMA可以被看作是当前的UMTSTDD模式的扩展。ODMA系统有两种通信模式:多跳转发模式和直通模式,两种通信模式使用相同的无线资源。各个小区的覆盖区域都划分为高速率覆盖区、低速率覆盖区和无覆盖区。系统中的用户同时具备与基站进行基本通信的能力和为其他用户进行数据转发的能力。通过其他用户的多跳转发,低速率区域的用户可以获得蜂窝网络提供的高比特率业务,从而通过多跳转发实现高速率业务的覆盖扩展。

    ●A-GSM在尽可能减少对现有GSM系统的改动的基础上,使移动台具有中继功能,由此来增强GSM网络的覆盖。即在保持原有GSM基站子系统(基站和基站控制器)、MSC和网络数据库(HLR、VLR、EIR、AC)基本不变的情况下,引入集成双模终端(IntegratedDualModeTerminals),该终端具有两种空中接口:GSM空中接口和无线多跳(或者Ad hoc)空中接口。得到的结论是:引入A-GSM后,系统吞吐量性能得到了很大程度的改善,移动终端个数越多,A-GSM系统吞吐性能越好,改善越多。

    ●SOPRANO在CDMA蜂窝系统中增加无线路由器。在仅使用功率控制技术和经典技术的情况下,会导致网络吞吐量的下降;但是,路由器的增加大大降低了功率总和,利用容量增强新技术(例如:MIMO、空时编码、多用户检测、智能天线)可以将这种功率降低转化为容量上升,因而改善了系统的总体性能。

    ●Sphinx在蜂窝网模型中引入对等(P2P:peer-to-peer)网络模型(自组织网),支持节点通过多跳转发来进行通信。得出的结论是:混合网络模型在吞吐量和功耗方面优于传统的蜂窝网络模型,在资源公平分配方面以及对移动性与业务位置变化的适应性方面优于P2P网络模型。

    iCAR在网络中设置一定数量的Adhoc中继站(ARS)。当某小区出现业务拥塞时,利用这些ARS,可以向业务没有拥塞的邻近小区转移业务。这样可以控制或避免呼叫拥塞、掉话等。其结论是:在蜂窝系统中引入Adhoc中继站可以有效地降低呼叫阻塞概率,提高系统的吞吐。

    通过对现有研究的分析,引入Adhoc技术的多跳蜂窝网络的本质特征主要体现在:用户终端不仅要支持与基站的通信方式,还必须支持P2P直接通信的方式并进行组网。实现这一要求的方法可以归纳为两种:增强用户终端的功能(SMT:SuperMobileTerminal)和设置专用中继节点(DRN:Dedicated Relay Node)。SMT方式的用户终端功能增强是相对终端的现有功能而言。其方法主要有:①在网络中增加新的无线资源,使用户终端支持多种空中接口,从而具备中继转发能力;②在现有的无线资源环境下,通过改造终端使其具有中继转发能力。DRN方式是指由移动网络运营商设置一些移动或固定的专用中继节点,负责为附近的用户进行数据的转发,以支持终端间的自组织通信方式。

    (3)Adhoc与蜂窝系统整合研究面临的问题

[1]  [2]  [3]  编 辑:张翀
关键字搜索:adhoc  无线通信  应用  
  [ 发 表 评 论 ]     用户昵称:   会员注册
 
 
  推 荐 新 闻
  技 术 动 态
  通 信 圈