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無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò )一種最小化鏈路干擾的載波監聽(tīng)機制設計
作者：
時(shí)間：2011-09-13
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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當發(fā)送節點(diǎn)s向接收節點(diǎn)r發(fā)送數據時(shí)，位于發(fā)送節點(diǎn)s的感知范圍之外的另一個(gè)節點(diǎn)Ni也試圖發(fā)送數據，節點(diǎn)s沒(méi)有感知到節點(diǎn)Ni的存在，便產(chǎn)生了干擾。這樣，s和Ni兩個(gè)節點(diǎn)發(fā)送的信號在接收節點(diǎn)r處產(chǎn)生疊加。s的信號能否順利被r所接收，取決于捕獲效應(Capture Effect)。對于捕獲效應來(lái)說(shuō)，如果在接收節點(diǎn)處s產(chǎn)生的信號比Ni產(chǎn)生的信號足夠強，那么r將會(huì )順利接收到s發(fā)來(lái)的數據，Ni產(chǎn)生的虛弱信號會(huì )被當作噪聲加以忽略。本文采用信噪比(SIR)模型描述捕獲效應：如果接收節點(diǎn)收到的信號強度與干擾信號之比大于一定的門(mén)限值β時(shí)，接收節點(diǎn)可以成功接收信號：
內的節點(diǎn)接入信道，便會(huì )造成r接收數據失敗，產(chǎn)生丟包。從式(8)可以得到：干擾范圍不是固定的，而是隨傳輸距離的改變而改變。這一修正值，更為精確地描述了接收節點(diǎn)r的干擾范圍，為接下來(lái)發(fā)送節點(diǎn)感知門(mén)限調整提供了重要依據。
2 最小鏈路干擾載波監聽(tīng)機制
在計算出精確的接收節點(diǎn)干擾范圍之后，本節首先將計算在最小鏈路干擾條件下發(fā)送節點(diǎn)的感知范圍和感知門(mén)限值。并據此提出相應的載波監聽(tīng)機制具體算法。
2．1 最小干擾的感知門(mén)限
為了確保發(fā)送節點(diǎn)s能夠感知到節點(diǎn)Ni的發(fā)送，發(fā)送節點(diǎn)感知半徑的取值范圍為：
其對應最大的感知門(mén)限值CSmax-th。如果感知門(mén)限值小于CSmax-th，則發(fā)送節點(diǎn)s可以感知到此條鏈路上所有的干擾節點(diǎn)，從而保證數據包在接收節點(diǎn)處的正確接收；如果感知門(mén)限值大于CSmax-th，節點(diǎn)s將無(wú)法完全感知到所有的干擾節點(diǎn)，這樣便導致鏈路中存在干擾，對接收節點(diǎn)來(lái)說(shuō)影響數據的成功接收。
因此，最大的感知門(mén)限值CSmax-th根據感知門(mén)限與感知半徑的關(guān)系，可以由如下公式計算得到：
這樣，便得到發(fā)送節點(diǎn)s需要設置的感知門(mén)限大小。節點(diǎn)s在設置這一感知門(mén)限之后，能有效感知接收節點(diǎn)周?chē)乃懈蓴_節點(diǎn)，從而達到最小化鏈路干擾的目的。
2．2 載波監聽(tīng)機制算法
本文利用RTS分組攜帶發(fā)送節點(diǎn)傳輸功率，利用CTS分組攜帶計算得到的感知門(mén)限，在數據傳輸之前進(jìn)行鏈路信息交換；同時(shí)RTS-CTS機制取消NAV向量，其分組的交換只作為發(fā)送和接收節點(diǎn)之間的信息傳遞，不進(jìn)行信道的預置和占用，周?chē)濣c(diǎn)在收到RTS-CTS分組后自動(dòng)丟棄，發(fā)送節點(diǎn)是否發(fā)送數據，仍然通過(guò)感知門(mén)限和監聽(tīng)到的周?chē)濣c(diǎn)信號強度進(jìn)行判斷。
本文提出的最小化鏈路干擾的載波監聽(tīng)機制算法，由如下四步構成：
Step1：源節點(diǎn)攜帶發(fā)送功率Ps的RTS分組至目的節點(diǎn)；目的節點(diǎn)在接收到RTS分組后，取出發(fā)送功率Ps，并根據收到信號的功率Pr，計算得到發(fā)送節點(diǎn)到接收節點(diǎn)之間的距離d。
Step2：目的節點(diǎn)根據式(11)計算源節點(diǎn)的感知門(mén)限值CSmax-th，隨后將這一感知門(mén)限值放入CTS分組，發(fā)送至源節點(diǎn)。
Step3：源節點(diǎn)在接收到CTS分組后，取出CSmax-th，并設置為自身的感知門(mén)限值。
Step4：源節點(diǎn)根據感知門(mén)限值和周?chē)濣c(diǎn)的信號強度決定是否進(jìn)行傳輸。
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