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蜂窩adhoc網(wǎng)絡(luò)概述

2014-07-29 01:53瞿謹(jǐn)
中國新通信 2014年4期
關(guān)鍵詞:蜂窩基站無線

瞿謹(jǐn)

一、ad hoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合

在移動無線通信網(wǎng)絡(luò)原有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)中通常包括蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng),蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)移動終端接入固定網(wǎng)絡(luò)是基于基站的中心接入方式,而無線局域網(wǎng)則要通過接入點(diǎn)(AP)完成終端接入固定網(wǎng)絡(luò),這兩種網(wǎng)絡(luò)都是單跳網(wǎng)絡(luò)。ad hoc技術(shù)所標(biāo)稱的是一種有別于中心接入和單跳的特征,強(qiáng)調(diào)多跳和無中心接入,移動終端不僅具有主機(jī)的功能,還具有路由器的功能,使得無線移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是下一代移動通信系統(tǒng)解決方案中最有希望被采用的末端網(wǎng)絡(luò)。

在實(shí)際應(yīng)用中,ad hoc網(wǎng)絡(luò)既可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局部通信外,又可作為末端子網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上,蜂窩移動通信是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù),在蜂窩系統(tǒng)中,控制部分幾乎全部集中在基站和基站控制器,移動設(shè)備變得相對簡單。相對于ad hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式控制來說,蜂窩系統(tǒng)的集中控制顯得效率更高。另外,ad hoc網(wǎng)絡(luò)很難組成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。然而,傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高昂,建設(shè)速度也比較緩慢,建成以后就很難進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整,也不能很好地適應(yīng)負(fù)載的變化,針對這些問題的解決方案是將ad hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一個自組織的多跳網(wǎng)絡(luò),通過多個接入點(diǎn)與寬帶核心網(wǎng)絡(luò)相連。蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)與孤立的ad hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的大部分業(yè)務(wù)都將通過接入點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

二、ad hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的ODMA

ODMA是一種自適應(yīng)、靈活的、結(jié)合了自組網(wǎng)和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)特性的接入技術(shù)。ODMA網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是既存在基站,也允許用戶相互中繼。ODMA作為UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)的一項(xiàng)補(bǔ)充技術(shù), ODMA網(wǎng)絡(luò)的終端可以靈活地選擇傳統(tǒng)蜂窩的單跳工作方式或分布式網(wǎng)絡(luò)中常見的多跳工作方式。但是ODMA系統(tǒng)的每一跳都會因業(yè)務(wù)調(diào)度、信道沖突和干擾限制而不可避免地帶來時延,并且時延的大小隨上述因素的變化而變化,因此ODMA系統(tǒng)存在比較明顯的時延抖動問題。

(1)機(jī)會驅(qū)動的多址接入ODMA

在ODMA的原始協(xié)議中,移動節(jié)點(diǎn)之間不可以互相通信,而目前的ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在的許多問題都是節(jié)點(diǎn)間信息閉塞或傳輸這種信息消耗大量的通信資源所致。借助蜂窩網(wǎng)絡(luò)的思想,在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中引入一些種子(Seed)節(jié)點(diǎn),圖1描繪了這種混合網(wǎng)絡(luò)的概念模型。

在這個模型中,網(wǎng)絡(luò)存在大量的移動節(jié)點(diǎn)和一些種子節(jié)點(diǎn)。種子節(jié)點(diǎn)既可以是移動的,也可以是固定的,并可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況進(jìn)行配置。它是一種比普通節(jié)點(diǎn)復(fù)雜一些的無線中繼設(shè)備,通過有線或無線的方式互相連接,并與核心網(wǎng)互通。這樣的設(shè)備不需要有大的覆蓋范圍,與普通的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍大致相同,但是卻可以進(jìn)行復(fù)雜的處理,諸如使用多用戶檢測這樣的復(fù)雜算法,并對周圍用戶起著一定的協(xié)調(diào)和管理作用,這樣的網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn),可以無限制拓展。而每一個用戶只需要不多的中繼就可以與一個種子節(jié)點(diǎn)通信,這樣既解決了時延問題,又可以允許節(jié)點(diǎn)更快速地運(yùn)動。同時,距離較近的節(jié)點(diǎn)可以相互直接通信,這一點(diǎn)無疑與ad hoc網(wǎng)絡(luò)完全相同。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠?qū)o線ad hoc網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢結(jié)合在一起,更好地適應(yīng)未來通信發(fā)展的需要。

(2)ODMA網(wǎng)絡(luò)及其資源管理

同傳統(tǒng)的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)不同,ODMA網(wǎng)絡(luò)在接入方式上并非采用完全異步的方式,在3GPP中主要應(yīng)用于UTRA TDD的空中接口,采用諸如多用戶檢測等信號處理技術(shù),相應(yīng)的隱藏終端和暴露終端問題將得到有效緩解。功率控制方面,ODMA網(wǎng)絡(luò)采用了一種自適應(yīng)的方式,這一點(diǎn)類似于傳統(tǒng)的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)基于拓?fù)涓淖兊墓β使芾矸绞健?/p>

另外,由于ODMA網(wǎng)絡(luò)存在基站這一控制中心,因此許多在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的諸如動態(tài)信道分配技術(shù)也可以用在ODMA網(wǎng)絡(luò)中。至少,直接與基站進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)可以差不多完全采用傳統(tǒng)的無線資源管理的方式,這樣的管理方式可能會更有利于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。距離基站比較遠(yuǎn)的用戶也可以通過控制指令,部分地采用集中控制的方法。

三、作為B3G的一種應(yīng)用方案的蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)

無線移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始被當(dāng)作下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用方案。3GPP和3GPP2已經(jīng)把a(bǔ)d hoc網(wǎng)絡(luò)作為標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要工作。ad hoc網(wǎng)絡(luò)在所有的應(yīng)用方案中都是作為通信網(wǎng)絡(luò)的末端網(wǎng)絡(luò),作為移動用戶無線接入的基本單元,通過各種接入設(shè)備完成對移動通信核心網(wǎng)的接入。

在3G系統(tǒng)IMT-2000/UMTS標(biāo)準(zhǔn)化完成之后,研究者又開始致力于后3G無線系統(tǒng)的概念和技術(shù)的研究開發(fā)工作。更高傳輸速率和更低的系統(tǒng)開銷是B3G的主要要求,有人提出了一種新的適合于支持無線多媒體通信的B3G系統(tǒng)的空中接口概念——建立W-CHAMB網(wǎng)絡(luò),其主要特征是自組織、多跳傳輸和提供QoS保證。由于B3G系統(tǒng)的主要應(yīng)用業(yè)務(wù)對傳輸速率的要求比3G高10倍,B3G必須采用3GHz以上可利用和可行的頻帶以支持高速率的業(yè)務(wù),由于該頻段穿越障礙物的能力非常有限,傳輸特性很不穩(wěn)定,因此該頻段的頻率規(guī)劃將非常困難。另外,更高的傳輸速率和更高的頻帶將使通信范圍非常有限,無線電信號的覆蓋也很不穩(wěn)定??梢圆捎脙煞N方法以獲得較好的無線電覆蓋。一種方法是增加基站的數(shù)量和基站的輸出功率,該方法將使系統(tǒng)的耗費(fèi)顯著增加。另一種方法是使用多跳傳輸?shù)姆涓Cad hoc網(wǎng)絡(luò)對無線覆蓋范圍進(jìn)行擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)效能成本合算的解決方案。

與孤立的大規(guī)模ad hoc網(wǎng)絡(luò)相比,蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)射功率的降低,網(wǎng)絡(luò)的性能將獲得改善。由于干擾的降低,AP的瓶頸問題也將得到改善。通過多跳傳輸,AP的無線覆蓋范圍在無需增加AP的發(fā)射功率的情況下將進(jìn)一步擴(kuò)大,使得網(wǎng)絡(luò)的耗費(fèi)可以保持在較低的狀態(tài)。通過限制傳輸跳數(shù),可以使網(wǎng)絡(luò)保持簡單的結(jié)構(gòu)。當(dāng)頻率范圍超過3GHz以后,頻率的規(guī)劃將變得非常困難,該問題可以通過AP和移動節(jié)點(diǎn)之間的自組織予以避免。在B3G系統(tǒng)中,蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)看來是寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)比較有前景的解決方案。endprint

一、ad hoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合

在移動無線通信網(wǎng)絡(luò)原有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)中通常包括蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng),蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)移動終端接入固定網(wǎng)絡(luò)是基于基站的中心接入方式,而無線局域網(wǎng)則要通過接入點(diǎn)(AP)完成終端接入固定網(wǎng)絡(luò),這兩種網(wǎng)絡(luò)都是單跳網(wǎng)絡(luò)。ad hoc技術(shù)所標(biāo)稱的是一種有別于中心接入和單跳的特征,強(qiáng)調(diào)多跳和無中心接入,移動終端不僅具有主機(jī)的功能,還具有路由器的功能,使得無線移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是下一代移動通信系統(tǒng)解決方案中最有希望被采用的末端網(wǎng)絡(luò)。

在實(shí)際應(yīng)用中,ad hoc網(wǎng)絡(luò)既可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局部通信外,又可作為末端子網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上,蜂窩移動通信是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù),在蜂窩系統(tǒng)中,控制部分幾乎全部集中在基站和基站控制器,移動設(shè)備變得相對簡單。相對于ad hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式控制來說,蜂窩系統(tǒng)的集中控制顯得效率更高。另外,ad hoc網(wǎng)絡(luò)很難組成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。然而,傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高昂,建設(shè)速度也比較緩慢,建成以后就很難進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整,也不能很好地適應(yīng)負(fù)載的變化,針對這些問題的解決方案是將ad hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一個自組織的多跳網(wǎng)絡(luò),通過多個接入點(diǎn)與寬帶核心網(wǎng)絡(luò)相連。蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)與孤立的ad hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的大部分業(yè)務(wù)都將通過接入點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

二、ad hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的ODMA

ODMA是一種自適應(yīng)、靈活的、結(jié)合了自組網(wǎng)和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)特性的接入技術(shù)。ODMA網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是既存在基站,也允許用戶相互中繼。ODMA作為UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)的一項(xiàng)補(bǔ)充技術(shù), ODMA網(wǎng)絡(luò)的終端可以靈活地選擇傳統(tǒng)蜂窩的單跳工作方式或分布式網(wǎng)絡(luò)中常見的多跳工作方式。但是ODMA系統(tǒng)的每一跳都會因業(yè)務(wù)調(diào)度、信道沖突和干擾限制而不可避免地帶來時延,并且時延的大小隨上述因素的變化而變化,因此ODMA系統(tǒng)存在比較明顯的時延抖動問題。

(1)機(jī)會驅(qū)動的多址接入ODMA

在ODMA的原始協(xié)議中,移動節(jié)點(diǎn)之間不可以互相通信,而目前的ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在的許多問題都是節(jié)點(diǎn)間信息閉塞或傳輸這種信息消耗大量的通信資源所致。借助蜂窩網(wǎng)絡(luò)的思想,在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中引入一些種子(Seed)節(jié)點(diǎn),圖1描繪了這種混合網(wǎng)絡(luò)的概念模型。

在這個模型中,網(wǎng)絡(luò)存在大量的移動節(jié)點(diǎn)和一些種子節(jié)點(diǎn)。種子節(jié)點(diǎn)既可以是移動的,也可以是固定的,并可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況進(jìn)行配置。它是一種比普通節(jié)點(diǎn)復(fù)雜一些的無線中繼設(shè)備,通過有線或無線的方式互相連接,并與核心網(wǎng)互通。這樣的設(shè)備不需要有大的覆蓋范圍,與普通的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍大致相同,但是卻可以進(jìn)行復(fù)雜的處理,諸如使用多用戶檢測這樣的復(fù)雜算法,并對周圍用戶起著一定的協(xié)調(diào)和管理作用,這樣的網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn),可以無限制拓展。而每一個用戶只需要不多的中繼就可以與一個種子節(jié)點(diǎn)通信,這樣既解決了時延問題,又可以允許節(jié)點(diǎn)更快速地運(yùn)動。同時,距離較近的節(jié)點(diǎn)可以相互直接通信,這一點(diǎn)無疑與ad hoc網(wǎng)絡(luò)完全相同。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠?qū)o線ad hoc網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢結(jié)合在一起,更好地適應(yīng)未來通信發(fā)展的需要。

(2)ODMA網(wǎng)絡(luò)及其資源管理

同傳統(tǒng)的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)不同,ODMA網(wǎng)絡(luò)在接入方式上并非采用完全異步的方式,在3GPP中主要應(yīng)用于UTRA TDD的空中接口,采用諸如多用戶檢測等信號處理技術(shù),相應(yīng)的隱藏終端和暴露終端問題將得到有效緩解。功率控制方面,ODMA網(wǎng)絡(luò)采用了一種自適應(yīng)的方式,這一點(diǎn)類似于傳統(tǒng)的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)基于拓?fù)涓淖兊墓β使芾矸绞健?/p>

另外,由于ODMA網(wǎng)絡(luò)存在基站這一控制中心,因此許多在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的諸如動態(tài)信道分配技術(shù)也可以用在ODMA網(wǎng)絡(luò)中。至少,直接與基站進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)可以差不多完全采用傳統(tǒng)的無線資源管理的方式,這樣的管理方式可能會更有利于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。距離基站比較遠(yuǎn)的用戶也可以通過控制指令,部分地采用集中控制的方法。

三、作為B3G的一種應(yīng)用方案的蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)

無線移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始被當(dāng)作下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用方案。3GPP和3GPP2已經(jīng)把a(bǔ)d hoc網(wǎng)絡(luò)作為標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要工作。ad hoc網(wǎng)絡(luò)在所有的應(yīng)用方案中都是作為通信網(wǎng)絡(luò)的末端網(wǎng)絡(luò),作為移動用戶無線接入的基本單元,通過各種接入設(shè)備完成對移動通信核心網(wǎng)的接入。

在3G系統(tǒng)IMT-2000/UMTS標(biāo)準(zhǔn)化完成之后,研究者又開始致力于后3G無線系統(tǒng)的概念和技術(shù)的研究開發(fā)工作。更高傳輸速率和更低的系統(tǒng)開銷是B3G的主要要求,有人提出了一種新的適合于支持無線多媒體通信的B3G系統(tǒng)的空中接口概念——建立W-CHAMB網(wǎng)絡(luò),其主要特征是自組織、多跳傳輸和提供QoS保證。由于B3G系統(tǒng)的主要應(yīng)用業(yè)務(wù)對傳輸速率的要求比3G高10倍,B3G必須采用3GHz以上可利用和可行的頻帶以支持高速率的業(yè)務(wù),由于該頻段穿越障礙物的能力非常有限,傳輸特性很不穩(wěn)定,因此該頻段的頻率規(guī)劃將非常困難。另外,更高的傳輸速率和更高的頻帶將使通信范圍非常有限,無線電信號的覆蓋也很不穩(wěn)定??梢圆捎脙煞N方法以獲得較好的無線電覆蓋。一種方法是增加基站的數(shù)量和基站的輸出功率,該方法將使系統(tǒng)的耗費(fèi)顯著增加。另一種方法是使用多跳傳輸?shù)姆涓Cad hoc網(wǎng)絡(luò)對無線覆蓋范圍進(jìn)行擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)效能成本合算的解決方案。

與孤立的大規(guī)模ad hoc網(wǎng)絡(luò)相比,蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)射功率的降低,網(wǎng)絡(luò)的性能將獲得改善。由于干擾的降低,AP的瓶頸問題也將得到改善。通過多跳傳輸,AP的無線覆蓋范圍在無需增加AP的發(fā)射功率的情況下將進(jìn)一步擴(kuò)大,使得網(wǎng)絡(luò)的耗費(fèi)可以保持在較低的狀態(tài)。通過限制傳輸跳數(shù),可以使網(wǎng)絡(luò)保持簡單的結(jié)構(gòu)。當(dāng)頻率范圍超過3GHz以后,頻率的規(guī)劃將變得非常困難,該問題可以通過AP和移動節(jié)點(diǎn)之間的自組織予以避免。在B3G系統(tǒng)中,蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)看來是寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)比較有前景的解決方案。endprint

一、ad hoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合

在移動無線通信網(wǎng)絡(luò)原有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架技術(shù)中通常包括蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng),蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)移動終端接入固定網(wǎng)絡(luò)是基于基站的中心接入方式,而無線局域網(wǎng)則要通過接入點(diǎn)(AP)完成終端接入固定網(wǎng)絡(luò),這兩種網(wǎng)絡(luò)都是單跳網(wǎng)絡(luò)。ad hoc技術(shù)所標(biāo)稱的是一種有別于中心接入和單跳的特征,強(qiáng)調(diào)多跳和無中心接入,移動終端不僅具有主機(jī)的功能,還具有路由器的功能,使得無線移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是下一代移動通信系統(tǒng)解決方案中最有希望被采用的末端網(wǎng)絡(luò)。

在實(shí)際應(yīng)用中,ad hoc網(wǎng)絡(luò)既可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局部通信外,又可作為末端子網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上,蜂窩移動通信是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù),在蜂窩系統(tǒng)中,控制部分幾乎全部集中在基站和基站控制器,移動設(shè)備變得相對簡單。相對于ad hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式控制來說,蜂窩系統(tǒng)的集中控制顯得效率更高。另外,ad hoc網(wǎng)絡(luò)很難組成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。然而,傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高昂,建設(shè)速度也比較緩慢,建成以后就很難進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整,也不能很好地適應(yīng)負(fù)載的變化,針對這些問題的解決方案是將ad hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一個自組織的多跳網(wǎng)絡(luò),通過多個接入點(diǎn)與寬帶核心網(wǎng)絡(luò)相連。蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)與孤立的ad hoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的大部分業(yè)務(wù)都將通過接入點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

二、ad hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的ODMA

ODMA是一種自適應(yīng)、靈活的、結(jié)合了自組網(wǎng)和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)特性的接入技術(shù)。ODMA網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是既存在基站,也允許用戶相互中繼。ODMA作為UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)的一項(xiàng)補(bǔ)充技術(shù), ODMA網(wǎng)絡(luò)的終端可以靈活地選擇傳統(tǒng)蜂窩的單跳工作方式或分布式網(wǎng)絡(luò)中常見的多跳工作方式。但是ODMA系統(tǒng)的每一跳都會因業(yè)務(wù)調(diào)度、信道沖突和干擾限制而不可避免地帶來時延,并且時延的大小隨上述因素的變化而變化,因此ODMA系統(tǒng)存在比較明顯的時延抖動問題。

(1)機(jī)會驅(qū)動的多址接入ODMA

在ODMA的原始協(xié)議中,移動節(jié)點(diǎn)之間不可以互相通信,而目前的ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在的許多問題都是節(jié)點(diǎn)間信息閉塞或傳輸這種信息消耗大量的通信資源所致。借助蜂窩網(wǎng)絡(luò)的思想,在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中引入一些種子(Seed)節(jié)點(diǎn),圖1描繪了這種混合網(wǎng)絡(luò)的概念模型。

在這個模型中,網(wǎng)絡(luò)存在大量的移動節(jié)點(diǎn)和一些種子節(jié)點(diǎn)。種子節(jié)點(diǎn)既可以是移動的,也可以是固定的,并可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況進(jìn)行配置。它是一種比普通節(jié)點(diǎn)復(fù)雜一些的無線中繼設(shè)備,通過有線或無線的方式互相連接,并與核心網(wǎng)互通。這樣的設(shè)備不需要有大的覆蓋范圍,與普通的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍大致相同,但是卻可以進(jìn)行復(fù)雜的處理,諸如使用多用戶檢測這樣的復(fù)雜算法,并對周圍用戶起著一定的協(xié)調(diào)和管理作用,這樣的網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn),可以無限制拓展。而每一個用戶只需要不多的中繼就可以與一個種子節(jié)點(diǎn)通信,這樣既解決了時延問題,又可以允許節(jié)點(diǎn)更快速地運(yùn)動。同時,距離較近的節(jié)點(diǎn)可以相互直接通信,這一點(diǎn)無疑與ad hoc網(wǎng)絡(luò)完全相同。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠?qū)o線ad hoc網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢結(jié)合在一起,更好地適應(yīng)未來通信發(fā)展的需要。

(2)ODMA網(wǎng)絡(luò)及其資源管理

同傳統(tǒng)的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)不同,ODMA網(wǎng)絡(luò)在接入方式上并非采用完全異步的方式,在3GPP中主要應(yīng)用于UTRA TDD的空中接口,采用諸如多用戶檢測等信號處理技術(shù),相應(yīng)的隱藏終端和暴露終端問題將得到有效緩解。功率控制方面,ODMA網(wǎng)絡(luò)采用了一種自適應(yīng)的方式,這一點(diǎn)類似于傳統(tǒng)的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)基于拓?fù)涓淖兊墓β使芾矸绞健?/p>

另外,由于ODMA網(wǎng)絡(luò)存在基站這一控制中心,因此許多在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的諸如動態(tài)信道分配技術(shù)也可以用在ODMA網(wǎng)絡(luò)中。至少,直接與基站進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)可以差不多完全采用傳統(tǒng)的無線資源管理的方式,這樣的管理方式可能會更有利于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。距離基站比較遠(yuǎn)的用戶也可以通過控制指令,部分地采用集中控制的方法。

三、作為B3G的一種應(yīng)用方案的蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)

無線移動ad hoc網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始被當(dāng)作下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用方案。3GPP和3GPP2已經(jīng)把a(bǔ)d hoc網(wǎng)絡(luò)作為標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要工作。ad hoc網(wǎng)絡(luò)在所有的應(yīng)用方案中都是作為通信網(wǎng)絡(luò)的末端網(wǎng)絡(luò),作為移動用戶無線接入的基本單元,通過各種接入設(shè)備完成對移動通信核心網(wǎng)的接入。

在3G系統(tǒng)IMT-2000/UMTS標(biāo)準(zhǔn)化完成之后,研究者又開始致力于后3G無線系統(tǒng)的概念和技術(shù)的研究開發(fā)工作。更高傳輸速率和更低的系統(tǒng)開銷是B3G的主要要求,有人提出了一種新的適合于支持無線多媒體通信的B3G系統(tǒng)的空中接口概念——建立W-CHAMB網(wǎng)絡(luò),其主要特征是自組織、多跳傳輸和提供QoS保證。由于B3G系統(tǒng)的主要應(yīng)用業(yè)務(wù)對傳輸速率的要求比3G高10倍,B3G必須采用3GHz以上可利用和可行的頻帶以支持高速率的業(yè)務(wù),由于該頻段穿越障礙物的能力非常有限,傳輸特性很不穩(wěn)定,因此該頻段的頻率規(guī)劃將非常困難。另外,更高的傳輸速率和更高的頻帶將使通信范圍非常有限,無線電信號的覆蓋也很不穩(wěn)定??梢圆捎脙煞N方法以獲得較好的無線電覆蓋。一種方法是增加基站的數(shù)量和基站的輸出功率,該方法將使系統(tǒng)的耗費(fèi)顯著增加。另一種方法是使用多跳傳輸?shù)姆涓Cad hoc網(wǎng)絡(luò)對無線覆蓋范圍進(jìn)行擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)效能成本合算的解決方案。

與孤立的大規(guī)模ad hoc網(wǎng)絡(luò)相比,蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)由于發(fā)射功率的降低,網(wǎng)絡(luò)的性能將獲得改善。由于干擾的降低,AP的瓶頸問題也將得到改善。通過多跳傳輸,AP的無線覆蓋范圍在無需增加AP的發(fā)射功率的情況下將進(jìn)一步擴(kuò)大,使得網(wǎng)絡(luò)的耗費(fèi)可以保持在較低的狀態(tài)。通過限制傳輸跳數(shù),可以使網(wǎng)絡(luò)保持簡單的結(jié)構(gòu)。當(dāng)頻率范圍超過3GHz以后,頻率的規(guī)劃將變得非常困難,該問題可以通過AP和移動節(jié)點(diǎn)之間的自組織予以避免。在B3G系統(tǒng)中,蜂窩ad hoc網(wǎng)絡(luò)看來是寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)比較有前景的解決方案。endprint

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