这一节介绍的方案考虑了分布式无线网络在ISM带宽下的处理。在这个方案中许多不同的网络可以在同一带宽下处理和出现。这里,一个网络不会单独介入主要媒介,不同的网络不会在同一频带下同时处理数据。例如,在公共场所(会议室、机场、宾馆等)。不同的网络可以使用不同的接入技术,这种情况下不同的网络使用了不同的调制方案和MAC协议。其他网络传来的数据可以当作终端数据出现,使用简单的Aloha协议。
参考文献[HaBa01b]、[HaBa02]中给出了特别方案的演进,假设终端随机地分布在一个纯二维的空间。包到达的时间假设是在时间上随机分布,在增量期内包是随机产生的。每个包都与特殊的节点对相连,与它的源和目的相关。这些节点被认为是在可听范围内,接收功率比根据接收机灵敏度给出的门限要高。一个关键的假设,是模型假设没有信源尝试将包传送到超出范围的目的。MAC协议与最初的Aloha协议类似,即是说产生一个固定时间的包,它就会迅速传出而不管信道当前的状态,因为有阴影衰落,路径损失a是一个随机值
a(d)=k1+k2ln(d)+Y[dB] (8.19)
式中,d是发送机和接收机间的距离;k1和k2是两个确定性的传播系数;Y是对数阴影衰落。考虑有3种情况:
1)最弱的监听包的成功概率适用于所有包。参考文献[HaBa01b]中表明了通过弱势区的吞吐量S表达(即是信号易受干扰的区域有效面积),与使用传统Aloha协议的Ge-2G,和G=gAv相等。其中Av是易受干扰的地区,参考文献[HaBa01b]给出了表达式,G是每个易受干扰的地区提供的,g是包的传送速率。
2)接收功率用式(8.19)计算,设定终端传送使用固定的功率。在这种假设下,吞吐量可以写为2G2/[exp(2G)-1]。
3)考虑功率控制,发射机假设调整它们功率来获得取决于接收机灵敏度的最小的接收功率水平。吞吐量S可以写成Ge-G,值得注意的是,这个表达式是传统的Aloha协议下获得的吞吐量的正式表达式。但是,吞吐量和提供的流通量都是归一化的数量。图8.26给出了3种情况的比较,说明获得的吞吐量与G有关。(www.daowen.com)
在前面的分析中,假设如果目标终端的接收功率大于最大的干扰功率就可以成功接收包:即是,如果Pr0代表希望的接收功率,Pri代表接收的干扰功率,当Pr0>γT+max{Pr1,…,PrN}时可以成功接收包,其中γT是合适的门限,N是干扰终端的数量,所有值都用dB或者dBW表示。
由于它的简易性,这个模型广泛应用于无线网络的多址接入的分析中。这个方案的主要不足是没有考虑到单独功率不足以防止捕获的多径干扰的贡献。为了克服这个局限性,参考文献[HaBa02]中扩展了这个模型,这样较弱的干扰的影响也考虑了进来。结果显示,在第一种情况下,弱干扰的存在带来最小声音功率水平的提高(dBW表示),10 lg[1+2G/(K2-2)],其中K2=k2 ln 10/10。就第三种情况中的功率控制网络来说,参考文献[HaBa02]中给出的分析表明弱干扰的存在降低了接收机灵敏度,带来10 lg(1+G/K2-2)的影响。
图8.26 考虑了3种情况下的提供的负载对吞吐量的影响
先前的分析考虑了一个包的传输可以忽略其他工作的终端,这个假设是在认为不同无线技术在同一地区工作的基础上做出的。如果是一个独一的网络,使用CSMA方案可以获得明显的性能提升,这个方案里要求终端在传输前监听常用的信道。进一步,为了降低“隐藏”终端和典型的无线环境的问题,使用了RTS和CTS协议。参考文献[HaBa01a]中考虑了这些防冲撞协议的影响,也分析了CTS包变化的传输范围带来的影响。参考文献[HaBa01a]中派生的分析模型给出了提供的负载和声音控制包的平均速率对吞吐量的影响(每一个地区归一化,接收功率水平大于给定门限),结果表明使用自适应策略对CTS包进行传输范围的选择就吞吐量来说带来明显的性能提升。
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