無線個(gè)域網(wǎng)中信道接入相關(guān)機(jī)制研究中期報(bào)告

無線個(gè)域網(wǎng)中信道接入相關(guān)機(jī)制研究中期報(bào)告一、前言無線個(gè)域網(wǎng)（WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN）作為近年來快速發(fā)展的一種無線通信技術(shù)，在不同場(chǎng)合中都得到了廣泛應(yīng)用。WPAN主要用于短距離的高速數(shù)據(jù)傳輸，常用的標(biāo)準(zhǔn)有藍(lán)牙（Bluetooth）、ZigBee等。雖然在很多方面，WPAN已經(jīng)被廣泛使用，但是在信道接入機(jī)制方面，仍然存在一些問題。為了改進(jìn)信道接入機(jī)制，提高網(wǎng)絡(luò)性能，需要對(duì)其機(jī)制進(jìn)行研究，以期得到最佳結(jié)果。本文主要對(duì)無線個(gè)域網(wǎng)中的信道接入機(jī)制進(jìn)行了研究。首先介紹了無線個(gè)域網(wǎng)的基本概念和通信模型。然后對(duì)現(xiàn)有的信道接入機(jī)制進(jìn)行了分析，指出了現(xiàn)有機(jī)制的不足之處。最后，提出了一種基于自適應(yīng)的信道接入機(jī)制的方案，以期增加網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。二、無線個(gè)域網(wǎng)通信模型無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）是一種專為短距離（10m~100m）通信而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)，主要用于數(shù)據(jù)和媒體的交換。WPAN采用頻率跳頻（FH）或直接序列擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成無線信號(hào)在通信介質(zhì)中傳輸。在此過程中，發(fā)送端將數(shù)據(jù)編碼成數(shù)據(jù)包，然后使用物理層的無線模塊進(jìn)行調(diào)制，以將其轉(zhuǎn)換為電磁波。接受端使用解調(diào)器將電磁波轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便將其還原為原始數(shù)據(jù)。WPAN主要采用對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。同時(shí)，WPAN也支持星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即引入一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，通過主節(jié)點(diǎn)控制其他節(jié)點(diǎn)的通信。三、現(xiàn)有信道接入機(jī)制的不足目前，無線個(gè)域網(wǎng)中常用的信道接入機(jī)制是時(shí)分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）和載波偵聽多址（CarrierSenseMultipleAccess，CSMA）。TDMA機(jī)制是一種固定分配時(shí)隙的方式，各個(gè)節(jié)點(diǎn)依次發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方式雖然具有高效率的優(yōu)點(diǎn)，但是不能應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量變化的情況。CSMA機(jī)制則是基于競(jìng)爭(zhēng)的方式。每當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先進(jìn)行載波偵聽，如果判斷網(wǎng)絡(luò)上沒有正在發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，則可以發(fā)送。但是，由于CSMA需要進(jìn)行廣播，這將會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，從而增加丟包率和時(shí)延，降低網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性?；谝陨蠁栴}，我們提出基于自適應(yīng)的信道接入機(jī)制。四、基于自適應(yīng)的信道接入機(jī)制基于自適應(yīng)的信道接入機(jī)制通過建立信道質(zhì)量測(cè)量模型，通過快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)數(shù)量變化，以達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)性能的目的。具體實(shí)現(xiàn)方式如下：1.首先，網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)測(cè)量信道質(zhì)量指標(biāo)，包括信噪比、信道容量等。2.然后，節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的負(fù)載水平，和信道質(zhì)量指標(biāo)，計(jì)算自己的發(fā)送時(shí)機(jī)。負(fù)載水平越高，發(fā)送時(shí)機(jī)越滯后；信道質(zhì)量指標(biāo)越好，發(fā)送時(shí)機(jī)越提前。3.當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)先進(jìn)行優(yōu)先級(jí)比較。如果其比所有其他節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)都高，那么該節(jié)點(diǎn)可以立刻發(fā)送數(shù)據(jù)。如果其優(yōu)先級(jí)不如其他節(jié)點(diǎn)，則等待其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送完畢后再發(fā)送。該機(jī)制可以通過提高網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定性和可靠性，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，降低網(wǎng)絡(luò)丟包率和時(shí)延，從而提升網(wǎng)絡(luò)性能。五、總結(jié)本文主要研究了無線個(gè)域網(wǎng)中的信道接入機(jī)制。首先介紹了WPAN的基