基于IEEE802.11的无线Ad Hoc网络MAC层功率控制算法研究

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传统的有中心式无线网络结构(典型的有蜂窝移动系统及无线局域网WLAN中的AP组网等)正在一定程度上受到无中心式组网形式(典型的有无线Ad Hoc网络、无线传感网和无线网状网等)的挑战。在长距离无线通信中,有中心式组网可以发挥其覆盖范围广、集中式管理、能量不受限(基站由电源进行供电)等优点;但在中、短距离的无线通信中,由于无中心式网络组网灵活、无需固定网络设施、便于临时铺设等优点,因此得到了广泛的关注与研究,尤其在一些特定的应用场合,如抢险救灾、展览会议、军事战争中正在发挥着越来越大的作用。随着对无线网络研究的不断深入,无线宽带化已经不是梦想:采用OFDM调制技术的IEEE802.11a,峰值速率可达54Mbps;目前成立的IEEE802.11n工作组,采用MIMO-OFDM技术,计划将无线局域网的传输速率由54Mbps提高到108Mbps,最高可达320Mbps;而未来4G的候选技术——超宽带(UWB)技术更是将无线传输的速率提高到500Mbps以上。虽然无线网络在传输速率上取得了飞速的进步,但由于无线节点本身多采用便携式的电池进行供电,而电池技术近几十年来却发展缓慢,因此如何节省无线节点的电池能量成为制约无线网络(特别是无中心式网络)发展的关键问题。目前无线网络的节能措施主要采用两种方式:一种方式是通过动态关闭无线网卡、让节点周期性地进入休眠状态来节省不必要的能量开销;另一种方式是采用功率控制,通过调整节点传输功率来降低能耗。功率控制方式不仅可以有效地降低节点能耗,还可以增加无线信道的空间复用程度、降低节点间的共道干扰,从而提高整个网络的吞吐量。然而在无线Ad Hoc网络中引入功率控制,势必造成节点之间各有不同的发送功率,产生所谓的非对称链路问题(ALP,Asymmetric Link Problem),如果不能很好地处理该问题,将有可能导致网络中碰撞加剧,造成信息大量重传、消耗大量节点能量,从而抵消由于引入功率控制所带来的能耗的节省。本论文旨在研究如何在无线Ad Hoc网络中正确有效地实现功率控制,首先研究了无线Ad Hoc网络功率控制设计思路与设计原则,然后重点讨论并解决了引入功率控制后所带来的非对称链路问题。由于基于载波侦听/冲突避免
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