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WLAN 無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢和技術(shù)架構(gòu)( 二 )

云知道



組建自組織網(wǎng)絡(luò)不需要增添任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，僅需要移動(dòng)節(jié)點(diǎn)及配置一種普通的協(xié)議 。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，不需要有中心控制器的協(xié)調(diào) 。因此，自組織網(wǎng)絡(luò)使用非集中式的MAC協(xié)議，例如CSMA/CA 。但由于該協(xié)議所有節(jié)點(diǎn)具有相同的功能性，因此實(shí)施復(fù)雜并且造價(jià)昂貴 。

自組織WLAN另一個(gè)重要方面，在于它不能采用全連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。原因是對于兩個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)而言，某一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會暫時(shí)處于另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸范圍以外，它接收不到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸信號，因此無法在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間直接建立通信 。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型WLAN利用了高速的有線或無線骨干傳輸網(wǎng)絡(luò) 。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在基站（BS）的協(xié)調(diào)下接入到無線信道，如圖2所示 。

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基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基站的另一個(gè)作用是將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)連接起來 。當(dāng)基站執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，它被稱為接入點(diǎn)（AP） ?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)雖然也會使用非集中式MAC協(xié)議，如基于競爭的802.11協(xié)議可以用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，但大多數(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)都使用集中式MAC協(xié)議，如輪詢機(jī)制 。由于大多數(shù)的協(xié)議過程都由接入點(diǎn)執(zhí)行，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只需要執(zhí)行一小部分的功能，所以其復(fù)雜性大大降低 。

在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)路中，存在許多基站及基站覆蓋范圍下的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)形成的蜂窩小區(qū) ?；驹谛^(qū)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋 。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，大部分無線WLAN都是基于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 。

一個(gè)用戶從一個(gè)地點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)，應(yīng)該被認(rèn)定為離開一個(gè)接入點(diǎn)，進(jìn)入另一個(gè)接入點(diǎn)，這種情形稱為“漫游” 。漫游功能要求小區(qū)之間必須有合理的重疊，以便用戶不會中斷正在通信的鏈路連接 。接入點(diǎn)之間也需要相互協(xié)調(diào)，以便用戶透明地從一個(gè)小區(qū)漫游到另一個(gè)小區(qū) 。發(fā)生漫游時(shí)，必須執(zhí)行切換操作 。切換既可以通過交換局，以集中的方式來控制，也可以通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)控制，也就是非集中式切換 。

在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)中，小區(qū)一般都比較小 。小區(qū)半徑的減小，意味著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)傳輸范圍的縮短，這樣可以減少功率損耗 。并且，小的蜂窩小區(qū)可以采用頻率復(fù)用技術(shù)，從而提高系統(tǒng)頻譜利用率 。目前，提高頻譜利用率的常用策略有：固定信道分配（FCA）、動(dòng)態(tài)信道分配（DCA）和功率控制（PC）等 。

在使用FCA策略時(shí)，每個(gè)小區(qū)分配有固定的資源，但與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量無關(guān) 。這種策略的問題在于，它沒有充分考慮移動(dòng)用戶的分布 。在人口稀少的地區(qū)，同樣分配相同數(shù)量的帶寬資源給小區(qū)，但小區(qū)可能僅包含幾個(gè)或者是根本不包含任何移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，使資源被浪費(fèi) 。因此，在這種情況下，頻譜的利用率并不是最優(yōu)的 。

在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采用DCA、PC技術(shù)，或者是集成DCA和PC的技術(shù)，可以提高整個(gè)蜂窩系統(tǒng)的容量，減少信道干擾，并減少發(fā)射功率 。

DCA技術(shù)將所有可用的信道放置在一個(gè)公共信道池中，并根據(jù)小區(qū)當(dāng)前的負(fù)載，將這些信道動(dòng)態(tài)地分配給小區(qū) 。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向基站報(bào)告其干擾水平，基站以最小干擾方式實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用 。

PC方案通過減小發(fā)送功率的方法，來減少系統(tǒng)中干擾，并減少移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的電池能量消耗 。當(dāng)某一個(gè)小區(qū)內(nèi)受到的干擾增加時(shí)，PC方案通過增加發(fā)送節(jié)點(diǎn)的功率，來提高接收信號的信噪比（SIR） 。當(dāng)節(jié)點(diǎn)受到的干擾減小時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過降低發(fā)送功率來節(jié)約能量 。

除以上兩種應(yīng)用比較廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之外，還有另外一種正處于理論研究階段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即完全分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。這種結(jié)構(gòu)要求，相關(guān)節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成一定的功能，類似于分組無線網(wǎng)的概念 。對每一節(jié)點(diǎn)而言，它可能只知道網(wǎng)絡(luò)的部分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（也可通過安裝專門軟件獲取全部拓?fù)渲R），但它可與鄰近節(jié)點(diǎn)按某種方式共享對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的熟悉，來完成分布路由算法，即路由網(wǎng)絡(luò)上的每一節(jié)點(diǎn)要互相協(xié)助，以便將數(shù)據(jù)傳送至目的節(jié)點(diǎn) 。

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