多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在wimax網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

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1、多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在WiMAX網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用～教育資源庫(kù)　　目前的無(wú)線蜂窩系統(tǒng)架構(gòu)主要依賴于底層設(shè)備(基站和接入點(diǎn))和用戶端設(shè)備(移動(dòng)站)之間的無(wú)線鏈路來(lái)傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，這樣就帶來(lái)了許多問題。首先，傳輸速率越高導(dǎo)致發(fā)射距離越短，基站能夠覆蓋的面積就越小。其次，未來(lái)大部分無(wú)線系統(tǒng)都將在大于2GHz頻段上應(yīng)用，如此高頻段無(wú)線電信號(hào)的衰減比現(xiàn)有的1～2GHz頻段要嚴(yán)重的多，小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量就得不到保證。如果繼續(xù)采取這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將無(wú)法適應(yīng)未來(lái)無(wú)線應(yīng)用的要求。雖然智能天線技術(shù)和編碼及信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)大大提高了系統(tǒng)的性能，但沒有更好的底層架構(gòu)設(shè)備

2、，這些技術(shù)本身并不能滿足未來(lái)無(wú)線系統(tǒng)的要求，尤其是在范圍很大或者用戶很密集的地區(qū)。因此，設(shè)計(jì)新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的不足已經(jīng)是一個(gè)趨勢(shì)。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)成本上看，依靠增加基站的辦法成本太高，人們開始考慮能否不增加基站而達(dá)到擴(kuò)展覆蓋面積且減少功率損失的問題?！　∽鳛樾麓鷮拵o(wú)線城域網(wǎng)(AN)接入網(wǎng)絡(luò)的AX(icrodash;Mesh模式;正在制定中的802.16j標(biāo)準(zhǔn)中提出了使用中繼的多跳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?！　?.1IEEE802.16dMesh模式　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)受限于發(fā)射功率的影響，對(duì)于一定發(fā)射功率來(lái)說，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率越高，覆蓋范圍會(huì)越低

3、。若超過了最大允許發(fā)射功率，發(fā)送機(jī)必須降低數(shù)據(jù)傳輸速率以增加覆蓋距離。發(fā)送功率一般受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和用戶設(shè)備電池的限制，所以在蜂窩系統(tǒng)中鄰近基站的用戶需要采用自適應(yīng)技術(shù)以提供較高的數(shù)據(jù)速率，但數(shù)據(jù)速率會(huì)隨著與基站間隔距離增加而急劇下降。在IEEE802.16d的PMP模式下，由于工作在10～66GHz頻段，基站和用戶站之間一般采用視距傳輸或準(zhǔn)視距傳輸。對(duì)于人口密集的城市，由于樹木、建筑物等障礙物的遮擋，許多用戶站無(wú)法和基站進(jìn)行有效的通信，導(dǎo)致覆蓋范圍非常受限制。而在IEEE802.16d的Mesh模式下則不同，其中的每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)都是骨干網(wǎng)絡(luò)

4、的一部分，可以轉(zhuǎn)發(fā)其他用戶節(jié)點(diǎn)的信息。這樣可以通過跳經(jīng)一系列中間結(jié)點(diǎn)以提供長(zhǎng)的端到端通信距離。在這種模式的網(wǎng)絡(luò)中存在2種節(jié)點(diǎn)：MeshBS節(jié)點(diǎn)、MeshSS節(jié)點(diǎn)，見圖1所示。MeshBS節(jié)點(diǎn)(圖中黃顏色圈代表)類似于網(wǎng)絡(luò)中的基站，與其他主干網(wǎng)絡(luò)相連，作為AXMesh到外網(wǎng)的接口實(shí)現(xiàn)寬帶接入;MeshSS節(jié)點(diǎn)既可以實(shí)現(xiàn)本地用戶的寬帶接入，又可以轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點(diǎn)，作用于一個(gè)中繼站。　　與PMP模式下的基站到用戶站之間的距離相比，Mesh模式下各結(jié)點(diǎn)之間的距離相對(duì)較短，每一跳可以完成比直接通信高得多的數(shù)據(jù)傳輸速率

5、，使在長(zhǎng)距離的端到端通信系統(tǒng)中同樣能支持高數(shù)據(jù)傳輸速率。并且每個(gè)結(jié)點(diǎn)只需傳輸很短的距離，發(fā)送功率相對(duì)較小，從而大大降低了系統(tǒng)內(nèi)的干擾并使頻率復(fù)用更加密集。另外，由于可跳經(jīng)中間結(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)，信號(hào)可以繞過障礙物和本地網(wǎng)絡(luò)的阻塞物建立健壯的路由。隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍以及靈活性也會(huì)隨之增加，在一定程度上解決了PMP網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍受限的問題?！　　　≡谡{(diào)度方式上，802.16dMesh網(wǎng)絡(luò)可以采用集中調(diào)度方式和分布調(diào)度方式。如果采用集中調(diào)度方式，由MeshBS節(jié)點(diǎn)收集所有節(jié)點(diǎn)的資源請(qǐng)求信息，分別為它們分配一定數(shù)量的帶寬資源;如果采用

6、分布調(diào)度方式，包括MeshBS和MeshSS在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)該相互協(xié)調(diào)，充分利用資源。任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不能和兩跳以內(nèi)的鄰近區(qū)域的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。這樣，使得Mesh網(wǎng)絡(luò)比其他自組織網(wǎng)絡(luò)更實(shí)用，更陜更容易地構(gòu)建和擴(kuò)展個(gè)無(wú)線城域網(wǎng)。　　作為一項(xiàng)新興的先進(jìn)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此研究仍處于起步階段。由于它的多跳特性，對(duì)傳統(tǒng)的MAC協(xié)議、無(wú)線資源管理、調(diào)度機(jī)制和功率控制機(jī)制等方面都提出了新的挑戰(zhàn)，諸如多跳網(wǎng)絡(luò)特有的碰撞避免機(jī)制、無(wú)線調(diào)度算法、無(wú)線路由算法、網(wǎng)絡(luò)容量問題、交叉層設(shè)計(jì)等很多關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案都仍需要研究和完善?！　?

7、.2lEEE802.16j中繼模式　　IEEE802.16j吼際準(zhǔn)是移動(dòng)多跳中繼MMR(MobileMulti-hopRelay),系統(tǒng)規(guī)范，通過在基站信號(hào)弱的地區(qū)布建成本相對(duì)低的中繼站RS(RelayStation)作為網(wǎng)絡(luò)拓展。主要用于擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、提高系統(tǒng)吞吐量和容量等用途，其網(wǎng)絡(luò)亦被稱為MMR(MobileMulti-hopRelay)網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)于2008年發(fā)布，它是對(duì)IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)的增補(bǔ)，將會(huì)完全兼容IEEE802.16-2004和IEEE802.16e?！　≡贛MR網(wǎng)絡(luò)中，用戶除了可以直接與基站聯(lián)系外，

8、還可以通過中繼站轉(zhuǎn)發(fā)基站發(fā)來(lái)的信號(hào)，且中繼站還可以通過連接到其他中繼站進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)。中繼站具有雙重角色，對(duì)于基站它類似是用戶站;對(duì)于用戶站它類似是基站。同IEEE802.16e相比，在傳播路徑中增加了基站BS(BaseS