ssN10093044And Technology電腦知識(shí)與技術(shù)http://www.dnzs.net.cnVol3, No 9 September 2008, pp 1931-1932Tel+86-551-56909635690964Ad hoc網(wǎng)絡(luò)空分復(fù)用問題與應(yīng)對(duì)方法研究張鳳苛(武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院湖北武漢430081)摘要:針對(duì) Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的通信沖突和能源受限問題,描逑空間干擾的成因和空間復(fù)用率的大小,并分析如何設(shè)重發(fā)送功率將信號(hào)換收功率控制在合適區(qū)間,以實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用優(yōu)化。通過NS-2下的仿真實(shí)驗(yàn),分析了該方法的有效性。關(guān)鍵詞:空分復(fù)用;移動(dòng)自組網(wǎng);拓?fù)淇刂浦袌D分類號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-304420083)27-1931-02The Study on the Problems and Measures for Spatial Reuse in MANETZHANG Fengke(Wuhan University of Science and Technology School of Information Science and Engineering, Wuhan 430081, China)Abstract: Aiming at the problem of collision and energy limitation in MANET, described the cause of interference and the spatial reusefactor, then analysed how to set transmit power to keep the reception power in the appropriate bound for spatial reuse optimization. Byemulation in NS-2, the availability of the method was studiedKey words: spatial reuse; MANET; topology control在 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)共享無線信道且分布式獨(dú)立運(yùn)行,節(jié)點(diǎn)間的通信沖突可能頻繁發(fā)生,會(huì)影響空間的有效利用,此外各節(jié)點(diǎn)攜帶能量有限,不必要的能耗會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。針對(duì)這些問題,本文研究通信干擾的成因與實(shí)現(xiàn)最佳空分復(fù)用的條件探討在拓?fù)淇刂萍夹g(shù)等方面,可以采用的優(yōu)化方法。1通信干擾與空分復(fù)用狀態(tài)分析L1傳輸范圍與接收功率的關(guān)系電波在無線信道中傳播,在距離上存在信號(hào)能量的衰減,一般采用雙線地面(Two- Ray ground)傳播模型叫來描述信道衰落特性。其中,接收信號(hào)總強(qiáng)度由直射信號(hào)和反射信號(hào)疊加形成信號(hào)接收功率用式1表示。式中P-發(fā)送功率P-接收功率G-發(fā)送天線增益,G-接收天線增益,d-傳輸距離,h-發(fā)送天線高度,h-接收天線高度Pr=PGro, h2n?從式1看出當(dāng)P固定時(shí)P,與d成反比,說明節(jié)點(diǎn)間不顯著的距離變化都會(huì)帶來P的顯著變化,從而影響通信效果。12傳輸范圍與通信干擾的關(guān)系IEEE80211四中的 RTS/CTS機(jī)制能在一定程度上克服隱藏終端和暴露終端問題但 MANET節(jié)點(diǎn)可自由移動(dòng)新進(jìn)入兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)對(duì)之前的 RTS/CTS交互不知情誤認(rèn)為其周圍沒有通信進(jìn)行,可能會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)而引起通信沖突,形成節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)移動(dòng)過程中隨機(jī)出現(xiàn)的隱藏終端問題和暴露終端問題。依據(jù)式1,針對(duì)一定的P,令P等于正確接收數(shù)據(jù)包所需最小功率RXThresh時(shí),得到對(duì)應(yīng)的通信半徑為R,代表沒有干擾時(shí)能夠正確接收數(shù)據(jù)包的最大通信半徑考慮信道存在干擾的情況設(shè)通信在節(jié)點(diǎn)A,B間進(jìn)行,干擾節(jié)點(diǎn)C的發(fā)送功率為P,P是A收到的來自C的干擾信號(hào)功率,各天線的增益和高度均相同,信噪比閾值為 SNR THRESH,AC距離為r,AB距離為d結(jié)合式1得到,要想正確接收數(shù)據(jù)包,信噪比SNR應(yīng)滿足式2SNRB/R=P/R 2SNRTHRES假設(shè)PP,推得mREH,令l= SNR_THRESH.d為干擾信號(hào)的臨界半徑,在該半徑之外的其它節(jié)點(diǎn)都不會(huì)對(duì)A生干擾。若給定d則r也固定,而節(jié)點(diǎn)采用不同的P,就對(duì)應(yīng)有不同的R,根據(jù)r和R之間的關(guān)系,得到如圖I的兩種情況。其中圖1(a)對(duì)應(yīng)隱藏終端問題,通信信號(hào)半徑R<,在兩個(gè)虛線圓范圍之內(nèi)、兩個(gè)實(shí)線圓范圍之外的節(jié)點(diǎn)都可能對(duì)AB間的正常通信產(chǎn)生影響;圖1(b)對(duì)應(yīng)暴露終端問題,通信信號(hào)半徑Ra>r,在兩個(gè)實(shí)線圓范圍之內(nèi)、兩個(gè)虛線圓范圍之外的節(jié)點(diǎn)被AB間的通信信號(hào)覆蓋但也不會(huì)對(duì)A、B間的通信產(chǎn)生影響。13最佳空分復(fù)用狀態(tài)0r a1的部分曲線對(duì)應(yīng)隱藏終端問題,SRI<1的部分曲線對(duì)應(yīng)暴露終端問題。2基于拓?fù)淇刂频目辗謴?fù)用優(yōu)化2021拓?fù)淇刂频淖饔猛負(fù)淇刂剖菂f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)傳輸范圍決策的一種技術(shù),目的是產(chǎn)生一個(gè)具有理想特性的網(wǎng)絡(luò),以減少節(jié)點(diǎn)能消并且增加網(wǎng)絡(luò)容量。采用自適應(yīng)功率調(diào)節(jié)方法實(shí)現(xiàn)拓?fù)淇刂凭哂幸韵聝?yōu)點(diǎn):當(dāng)通信距離減小時(shí),可通告對(duì)方及自己降低P以減小傳輸范圍,達(dá)到節(jié)能05并減小對(duì)其它節(jié)點(diǎn)干擾的日的;當(dāng)通信距離增大時(shí),通告對(duì)方及03040.091.0自己適當(dāng)增大P以增大傳輸范圍,保持足夠的信號(hào)強(qiáng)度,維持通信連接的穩(wěn)定。圖2SRI隨d/R支化曲線22基于功率調(diào)節(jié)的拓?fù)淇刂茖?shí)現(xiàn)考慮無線信道衰落效應(yīng),各數(shù)據(jù)包的P值隨機(jī)變化,因此在實(shí)際情況中難以準(zhǔn)確的調(diào)控P,使P=Pop,此外一般P≠P,當(dāng)PP,時(shí),干擾信號(hào)較強(qiáng),無暴露終端問題,有隱藏終端問題,通信可能受到干擾。可行的方案是通過調(diào)整P將P限定在合適區(qū)間以實(shí)現(xiàn)較好的空分復(fù)用,由式2,當(dāng)P=kP時(shí)(k0為實(shí)數(shù))最佳接收功率Pop=10k* RXThresh,故設(shè)置最優(yōu)接收功率區(qū)間如式4B eJ10kx RXTaresh, 10RXTresh]0