無線局域網實際應用學習筆記
經過長時間學習無線局域網,于是和大家分享一下,看完本文你肯定有不少收獲,希望本文能教會你更多東西。建自組織網絡不需要增添任何網絡基礎設施,僅需要移動節點及配置一種普通的協議。在這種拓撲結構中,不需要有中央控制器的協調。因此,自組織網絡使用非集中式的MAC協議,例如CSMA/CA。但由于該協議所有節點具有相同的功能性,因此實施復雜并且造價昂貴。
自組織WLAN另一個重要方面,在于它不能采用全連接的拓撲結構。原因是對于兩個移動節點而言,某一個節點可能會暫時處于另一個節點傳輸范圍以外,它接收不到另一個節點的傳輸信號,因此無法在這兩個節點之間直接建立通信。
基礎結構型WLAN利用了高速的有線或無線局域網骨干傳輸網絡。在這種拓撲結構中,移動節點在基站(BS)的協調下接入到無線局域網信道,基站的另一個作用是將移動節點與現有的有線網絡連接起來。當基站執行這項任務時,它被稱為接入點(AP)。基礎結構網絡雖然也會使用非集中式MAC協議,如基于競爭的802.11協議可以用于基礎結構的拓撲結構中,但大多數基礎結構網絡都使用集中式MAC協議,如輪詢機制。由于大多數的協議過程都由接入點執行,移動節點只需要執行一小部分的功能,所以其復雜性大大降低。
在基礎結構網路中,存在許多基站及基站覆蓋范圍下的移動節點形成的蜂窩小區。基站在小區內可以實現全網覆蓋。在目前的實際應用中,大部分無線局域網WLAN都是基于基礎結構網絡。
一個用戶從一個地點移動到另一個地點,應該被認定為離開一個接入點,進入另一個接入點,這種情形稱為“漫游”。漫游功能要求小區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。接入點之間也需要相互協調,以便用戶透明地從一個小區漫游到另一個小區。發生漫游時,必須執行切換操作。切換既可以通過交換局,以集中的方式來控制,也可以通過移動節點,監測節點的信號強度來實現控制,也就是非集中式切換。
在基礎結構型網絡中,小區一般都比較小。小區半徑的減小,意味著移動節點傳輸范圍的縮短,這樣可以減少功率損耗。并且,小的蜂窩小區可以采用頻率復用技術,從而提高系統頻譜利用率。目前,提高頻譜利用率的常用策略有:固定信道分配(FCA)、動態信道分配(DCA)和功率控制(PC)等。
在使用FCA策略時,每個小區分配有固定的資源,但與移動節點數量無關。這種策略的問題在于,它沒有充分考慮移動用戶的分布。在人口稀少的地區,同樣分配相同數量的帶寬資源給小區,但小區可能僅包含幾個或者是根本不包含任何移動節點,使資源被浪費。因此,在這種情況下,頻譜的利用率并不是最優的。在移動節點采用DCA、PC技術,或者是集成DCA和PC的技術,可以提高整個蜂窩系統的容量,減少信道干擾,并減少發射功率。DCA技術將所有可用的信道放置在一個公共信道池中,并根據小區當前的負載,將這些信道動態地分配給小區。移動節點向基站報告其干擾水平,基站以最小干擾方式實現信道復用。
PC方案通過減小發送功率的方法,來減少系統中干擾,并減少移動節點的電池能量消耗。當某一個小區內受到的干擾增加時,PC方案通過增加發送節點的功率,來提高接收信號的信噪比(SIR)。當節點受到的干擾減小時,發送節點通過降低發送功率來節約能量。
除以上兩種應用比較廣泛的拓撲結構之外,還有另外一種正處于理論研究階段的拓撲結構,即完全分布式網絡拓撲結構。這種結構要求,相關節點在數據傳輸過程中完成一定的功能,類似于分組無線局域網的概念。對每一節點而言,它可能只知道網絡的部分拓撲結構(也可通過安裝專門軟件獲取全部拓撲知識),但它可與鄰近節點按某種方式共享對拓撲結構的認識,來完成分布路由算法,即路由網絡上的每一節點要互相協助,以便將數據傳送至目的節點。
分布式結構抗損性能好,移動能力強,可形成多跳網,適合較低速率的中小型網絡。對于用戶節點而言,它的復雜性和成本較其它拓撲結構高,并存在多徑干擾和“遠—近”效應。同時,隨著網絡規模的擴大,其性能指標下降較快。但分布式WLAN將在軍事領域中具有很好的應用前景。