无线局域网的优势和技术架构( 二 )



自组织WLAN另一个重要方面,在于它不能采用全连接的拓扑结构 。原因是对于两个移动节点而言,某一个节点可能会暂时处于另一个节点传输范围以外,它接收不到另一个节点的传输信号,因此无法在这两个节点之间直接建立通信 。

基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络 。在这种拓扑结构中,移动节点在基站(BS)的协调下接入到无线信道,如图2所示 。


基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络连接起来 。当基站执行这项任务时,它被称为接入点(AP) 。基础结构网络虽然也会使用非集中式MAC协议,如基于竞争的802.11协议可以用于基础结构的拓扑结构中,但大多数基础结构网络都使用集中式MAC协议,如轮询机制 。由于大多数的协议过程都由接入点执行,移动节点只需要执行一小部分的功能,所以其复杂性大大降低 。

在基础结构网路中,存在许多基站及基站覆盖范围下的移动节点形成的蜂窝小区 。基站在小区内可以实现全网覆盖 。在目前的实际应用中,大部分无线WLAN都是基于基础结构网络 。

一个用户从一个地点移动到另一个地点,应该被认定为离开一个接入点,进入另一个接入点,这种情形称为“漫游” 。漫游功能要求小区之间必须有合理的重叠,以便用户不会中断正在通信的链路连接 。接入点之间也需要相互协调,以便用户透明地从一个小区漫游到另一个小区 。发生漫游时,必须执行切换操作 。切换既可以通过交换局,以集中的方式来控制,也可以通过移动节点,监测节点的信号强度来实现控制,也就是非集中式切换 。

在基础结构型网络中,小区一般都比较小 。小区半径的减小,意味着移动节点传输范围的缩短,这样可以减少功率损耗 。并且,小的蜂窝小区可以采用频率复用技术,从而提高系统频谱利用率 。目前,提高频谱利用率的常用策略有:固定信道分配(FCA)、动态信道分配(DCA)和功率控制(PC)等 。

在使用FCA策略时,每个小区分配有固定的资源,但与移动节点数量无关 。这种策略的问题在于,它没有充分考虑移动用户的分布 。在人口稀少的地区,同样分配相同数量的带宽资源给小区,但小区可能仅包含几个或者是根本不包含任何移动节点,使资源被浪费 。因此,在这种情况下,频谱的利用率并不是最优的 。

在移动节点采用DCA、PC技术,或者是集成DCA和PC的技术,可以提高整个蜂窝系统的容量,减少信道干扰,并减少发射功率 。


DCA技术将所有可用的信道放置在一个公共信道池中,并根据小区当前的负载,将这些信道动态地分配给小区 。移动节点向基站报告其干扰水平,基站以最小干扰方式实现信道复用 。

PC方案通过减小发送功率的方法,来减少系统中干扰,并减少移动节点的电池能量消耗 。当某一个小区内受到的干扰增加时,PC方案通过增加发送节点的功率,来提高接收信号的信噪比(SIR) 。当节点受到的干扰减小时,发送节点通过降低发送功率来节约能量 。

除以上两种应用比较广泛的拓扑结构之外,还有另外一种正处于理论研究阶段的拓扑结构,即完全分布式网络拓扑结构 。这种结构要求,相关节点在数据传输过程中完成一定的功能,类似于分组无线网的概念 。对每一节点而言,它可能只知道网络的部分拓扑结构(也可通过安装专门软件获取全部拓扑知识),但它可与邻近节点按某种方式共享对拓扑结构的熟悉,来完成分布路由算法,即路由网络上的每一节点要互相协助,以便将数据传送至目的节点 。

分布式结构抗损性能好,移动能力强,可形成多跳网,适合较低速率的中小型网络 。对于用户节点而言,它的复杂性和成本较其它拓扑结构高,并存在多径干扰和“远—近”效应 。同时,随着网络规模的扩大,其性能指标下降较快 。但分布式WLAN将在军事领域中具有很好的应用前景 。

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