多跳无线网络分布式频率分配机制研究

【摘要】：随着无线通信技术的发展和多媒体新业务的出现，通信领域呈现出宽带移动化和移动宽带化的趋势，“宽带”和“移动”成为无线通信系统两个最重要的特点。多跳无线网络支持多跳连接、覆盖范围广等特点，具有组网灵活、抗毁性强、支持用户的“动中通、通中动”以及快速部署等优点，已经被业内人士普遍认为是无线网络技术的一个发展方向。在这样的背景下，介绍了基于IEEE802.16e标准的双信道无线多跳网络应用系统，不仅具备IEEE802.16标准系统的传输和网络特点，同时也具有无线多跳网络的组网优势。频率资源是无线通信系统中最宝贵的资源，尤其对于双信道的无线多跳网络系统，频率分配机制直接到网络的正常运转，决定了系统运行的可靠性和组网的灵活性。 本文对网络运行各阶段的拓扑变迁进行了研究，提出了基于该无线多跳网络的分布式频率分配的机制。对入网节点采用协作和测量结合的实现方式，对未入网节点采用扫描与择优结合的实现方式，同时完善无线多跳网络的MAC协议，达到减少系统开销，提高网络的稳健性的目的，以适应网络拓扑动态变化的应用需求。 论文主要研究成果包括以下几个方面： (1)提出了满足网络快速建立的动态频率分配机制针对在网络建立过程中频率分配冲突、网络收敛缓慢等问题，提出动态频率分配机制。该机制的最大特点是在降低频率分配冲突的基础上，提高网络的收敛速度，达到网络的快速建立。 (2)提出了满足网络平稳运行的分布式协作频率分配机制针对网络在运行过程中系统稳定性不高、链路可靠性较差等特点，提出分布式协作的网络频率分配机制。该机制的最大特点是在保证网络基本可用的基础上，提高了无线链路连接的可靠性和系统运行的可靠度。 (3)提出了满足网络高效重组的探测协助频率分配机制针对网络在分裂和多子网合并过程中网络可用率较低、网络合并周期长等问题，提出基于探测协助的频率分配机制。该机制的最大特点是兼顾了网络重组速度和系统维持开销，提高网络可用率，加快了网络重组速度。