無(wú)線通信論文

1、Partially Overlapped Channels Not Considered Harmful部分重疊信道不具傷害性ABSTRACTMany wireless channels in different technologies are known to have partial overlap. However, due to the interference effects among such partially overlapped channels, their simultaneous use has typically been avoided. In this pap

2、er, we present a first attempt to model partial overlap between channels in a systematic manner. Through the model, we illustrate that the use of partially overlapped channels is not always harmful. In fact, a careful use of some partially overlapped channels can often lead to significant improvemen

3、ts in spectrum utilization and application performance. We demonstrate this through analysis as well as through detailed application-level and MAC-level measurements. Additionally, we illustrate the benefits of our developed model by using it to directly enhance the performance of two previously pro

4、posed channel assignment algorithms one in the context of wireless LANs and the other in the context of multi-hop wireless mesh networks. Through detailed simulations, we show that use of partially overlapped channels in both these cases can improve end-to-end application throughput by factors betwe

5、en 1.6 and 2.7 in different scenarios, depending on wireless node density. We conclude by observing that the notion of partial overlap can be the right model of flexibility to design efficient channel access mechanisms in the emerging software radio platforms.摘要我們知道在不同的技術(shù)中許多無(wú)線信道會(huì)有部分重疊。然而，由于在這樣的部分重疊信

6、道中的干擾影響，通常 被避免它們同時(shí)使用。在本文中，我們提出了用系統(tǒng)的方法首次嘗試模擬信道之間部分重疊。通過該模型，我 們說明了使用部分重疊的通道并不總是有害的。事實(shí)上，如果謹(jǐn)慎使用一些部分重疊的信道常常會(huì)帶來頻譜利 用率和應(yīng)用性能的顯著改善。我們證明這一觀點(diǎn)通過分析，以及通過詳細(xì)的應(yīng)用層和MAC層的測(cè)量。另外，我 們說明了我們開發(fā)的模型的好處通過用它來直接增強(qiáng)兩個(gè)先前提出的信道分配算法的性能一一在無(wú)線局域網(wǎng)和 其它的在多跳無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。通過詳細(xì)的模擬，我們表明這兩種情況下利用部分重疊的信道可以在不同的情況 下提高終端到終端的應(yīng)用吞吐量因子在1.6和2.7之間，這取決于無(wú)線節(jié)點(diǎn)密度。最后，我們

7、通過觀察得出部分重 疊的概念正好可以靈活的來設(shè)計(jì)高效的信道接入機(jī)制在新興的軟件無(wú)線電平臺(tái)。KeywordsIEEE 802.11, channel assignment, partially overlapped channels.關(guān)鍵詞IEEE 802.11，信道分配，部分地重疊通道。Llml介紹Transmit PowerLlml介紹Transmit PowerFrwq颶耳(aciualj(粵 partially-owrif pi ngchannels (actual(aciualj圖一，部分重疊和不重疊信道為了正確的解決發(fā)送機(jī)在無(wú)線介質(zhì)上傳輸?shù)母?jìng)爭(zhēng)，許多無(wú)線技術(shù)采用雙重做法。首先，分裂頻

8、譜頻帶為子范 圍被稱為“信道并且每個(gè)發(fā)射機(jī)（和其相應(yīng)的接收器）占用這些信道中的某一個(gè)。顯然，在發(fā)送機(jī)數(shù)量與信道 數(shù)量不相符時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)用問題。不同的技術(shù)采用不同的機(jī)制，例如時(shí)分多址（TDMA），碼分多址（CDMA） 或隨機(jī)存取的機(jī)制等。本文列舉了以802.11 （a/b/g）為基礎(chǔ)的無(wú)線通信技術(shù)的例子，802.11b運(yùn)行在2.4 GHz的頻譜波段，它被分為11 個(gè)信道。每個(gè)信道的帶寬是44兆赫。當(dāng)在802.11 DCF模式操作時(shí)，分配給無(wú)線發(fā)射機(jī)的信道使用隨機(jī)接入爭(zhēng)用 機(jī)制，如RTS-CTS握手。無(wú)線信號(hào)自身調(diào)頻使用的是跳頻擴(kuò)頻（FHSS）或直接序列擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)，允許 它潛在的共存與

9、其他無(wú)線技術(shù)傳輸和環(huán)境噪聲。干擾范圍：對(duì)一個(gè)給定的信道的傳輸和任何其他傳輸在相同的信道干擾在一定范圍內(nèi)。傳輸干擾范圍取決于傳 輸功率。因此對(duì)傳輸功率的選擇決定了相同信道的空間再利用。兩個(gè)同時(shí)傳輸在相同的信道共存則要求物理分 離。為了提高信道的空間再利用，每種無(wú)線技術(shù)都加強(qiáng)其在信道上可允許的傳輸功率的特定限制。信道分界：首先研究的是發(fā)射信號(hào)的能量和無(wú)線信道的信息容量之間的關(guān)系。 香農(nóng)公式如下：每種無(wú)線技術(shù)定義精確的界限發(fā)射器的輸出功率在信道的頻率范圍內(nèi)。為了最大限度地利用一個(gè)給定的信道的 容量在發(fā)射功率的約束內(nèi)，發(fā)射機(jī)應(yīng)該發(fā)射的最大允許功率的信道的所有的頻率。例如，圖1（a）所示。發(fā)射機(jī)限制輸出

10、功率在不同的頻率上可以看做一個(gè)理想的帶通濾波器。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu) 在邏輯上具有相鄰信道（A1，A2和A3）是不重疊的，即兩個(gè)相鄰信道不共享任何頻率。而信道的這種結(jié)構(gòu)在容 量方面是有效的。但是現(xiàn)實(shí)中并非如圖a所示的理想的帶通濾波器。而是如圖b，這意味著這樣的信道的容量是 比理想的那些在圖1（a）中的低。802.11標(biāo)準(zhǔn)的相鄰信道被構(gòu)造以兩種不同方式。802.11a標(biāo)準(zhǔn)信道的構(gòu)造類似于示于圖1（b）與相鄰信道之間沒 有重疊。因此，信道B1和B2可以同時(shí)用于相同的物體附近傳輸。802.11b的標(biāo)準(zhǔn)，通道被構(gòu)造類似于圖1（c），其中相鄰信道（例如，C1和C2）部分頻域重疊顯示。這種結(jié)構(gòu) 的含義是，在物理

11、上接近的通道C1和C2同時(shí)傳輸會(huì)造成干擾。我們稱這樣的信道部分重疊信道。因此，在許多 情況下，這種部分重疊的信道不能被同時(shí)使用。在本實(shí)施例中圖1（c）可以看出，只有信道C1，C4和C7沒有 重疊的頻域，我們稱他們非重疊信道。當(dāng)兩個(gè)遠(yuǎn)程發(fā)射機(jī)在相同的信道進(jìn)行操作，它們彼此干擾。這種干擾被 稱為同信道干擾。當(dāng)兩個(gè)發(fā)射器在相鄰信道的重疊那部分操作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致程度較輕的干擾，這被稱為相鄰信道 干擾的。最后，兩個(gè)發(fā)射器在非重疊的信道操作不會(huì)相互干擾。部分重疊的信道可以被使用嗎？對(duì)進(jìn)行無(wú)線通信的節(jié)點(diǎn)分配信道是一個(gè)重要的問題，例如：802.11b定義了11個(gè)信道，其中只有3個(gè)信道不重疊， 即1.，6和11。大

12、多數(shù)用戶和無(wú)線局域網(wǎng)管理員配置其無(wú)線接口通常使用這三個(gè)不重疊信道之一。這導(dǎo)致在較為 密集的場(chǎng)景下在最典型的情況下，會(huì)有兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)分配相同的信道。這種方法是接受的由于以下原因： 在相同的信道，也就是說，同信道干擾的干擾可以直接檢測(cè)，并且可以通過爭(zhēng)用解決機(jī)制明確地處理，例如， 在RTS-CT S握手在802.11網(wǎng)絡(luò)。相反，相鄰的信道干擾往往有助于背景噪聲，并且不能以清晰的方式通過信道 爭(zhēng)用的技術(shù)來處理。因此系統(tǒng)的方法來處理相鄰信道干擾通常被認(rèn)為是困難的。由于相鄰信道干擾的不利影響， 之前所有的無(wú)線信道的分配方法在不同的無(wú)線技術(shù)方案（例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)，802.11無(wú)線局域網(wǎng)等）也單獨(dú)使用 非重疊的

13、信道。本文的重點(diǎn)是研究系統(tǒng)的方法可以有效地利用部分重疊信道，以提高頻譜利用率。具體而言，我們首先描 述了一個(gè)模型，捕捉部分重疊信道干擾的影響，然后說明這樣的模型如何可以有效的利用在提高信道分配算法 的設(shè)計(jì)，并最終進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估研究，以演示這樣的模型和算法方法如何導(dǎo)致無(wú)線頻譜的利用率提高。我們的 例子是繪制兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景一一信道需要在無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）以及多跳無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)分配。關(guān)系到物理層的編碼技術(shù)：乍一看它可能似乎是更好的物理層調(diào)制技術(shù)可以利用光譜的整個(gè)范圍，同時(shí)還 允許對(duì)不同傳輸并存。例如，在跳頻擴(kuò)頻方法中，一個(gè)單一的傳輸被編碼在不同的頻率和不同的時(shí)間。傳輸?shù)?頻率序列的選擇先驗(yàn)采用“

14、跳頻”的模式?jīng)Q定。因此，具有不同跳頻模式的節(jié)點(diǎn)可以共存于相同的頻域。然而， 使用相同的物理層調(diào)制技術(shù)的所有節(jié)點(diǎn)共享無(wú)線介質(zhì)的容量由調(diào)制決定。65 4 3Disisnoe (EeLeH(a) UDP throughput at 11Mbps data rate(b) TCP throughput nt 1.1Mbps djta rate65 4 3Disisnoe (EeLeH(a) UDP throughput at 11Mbps data rate(b) TCP throughput nt 1.1Mbps djta rate圖2： TCP / UDP的吞吐量與物理距離。本文的重點(diǎn)是在頻域范圍

15、內(nèi)仔細(xì)管理同時(shí)傳輸以提高頻譜利用率-這是相輔相成的對(duì)于物理層方法的機(jī)制。主要貢獻(xiàn)：以下是這項(xiàng)工作的主要貢獻(xiàn)：一個(gè)詳細(xì)的系統(tǒng)的部分重疊信道的模型在無(wú)線通信中是一般性的并且適用于廣泛的通信技術(shù)。該模型動(dòng) 機(jī)通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)。我們使用模型來修改現(xiàn)有的兩個(gè)信道分配和管理的算法在不同的無(wú)線場(chǎng)景。并且顯示新的模型是怎樣顯 著提高無(wú)線頻譜的利用率。測(cè)量部分重疊KoiPfllr-APakiaTigui e 3: The inensureineDt setup.設(shè)置：兩對(duì)無(wú)線通信通信節(jié)點(diǎn)建立802.11硬件放置如圖3。在每一對(duì)中，兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)被放置在彼此的附近。每 對(duì)中的下層節(jié)點(diǎn)發(fā)送流量到上層節(jié)點(diǎn)。為了進(jìn)行通信，

16、在所有實(shí)驗(yàn)中，每對(duì)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)被配置為使用相同的無(wú) 線信道。兩對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的物理隔離和信道分離是變化的。在18的實(shí)驗(yàn)中使用1和2 Mbps的數(shù)據(jù)速率在物理層它 使用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制。我們報(bào)告結(jié)果使用補(bǔ)碼鍵控(CCK)調(diào)制，802.11 b指定的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提供 了11 Mbps的數(shù)據(jù)速率。圖2顯示了這些結(jié)果對(duì)于TCP和UDP在應(yīng)用層流量。我們注意到這樣的結(jié)果有如下要點(diǎn)：從圖二的結(jié)果可以看出，物理分離增加，干擾減少，且導(dǎo)致了增加的吞吐量。然而，相同級(jí)別的吞吐量在小的物理分離可以實(shí)現(xiàn)通過增加兩對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的信道分離。例如，如圖2 所示三個(gè)通道分離(如通道1和4)物理分離大約10米足以讓兩個(gè)

17、節(jié)點(diǎn)吞吐量達(dá)到最大可能。然而,在 同一個(gè)信道上進(jìn)行操作需要大約60米的物理分離才讓兩個(gè)鏈接操作沒有干擾。因此，如果謹(jǐn)慎使用部分重疊信道可以提供更大的空間再利用。部分重疊的模型無(wú)線信號(hào)在其確定的頻率范圍內(nèi)集中了大部分能量在一定有限帶寬。當(dāng)一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)射一個(gè)無(wú)線信號(hào)在一個(gè) 特定的無(wú)線信道中。它使用一個(gè)發(fā)射頻譜掩模。發(fā)射頻譜掩模在指定的頻率上限是允許的對(duì)于發(fā)射信號(hào)的所有 頻率。圖4展示出發(fā)射頻譜掩模在IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)下使用DSSS調(diào)制。信道帶寬為44兆赫。中心頻率fc， 掩模的限制的輸出功率為0-輸出功率等于輸入功率并且信號(hào)傳遞未受影響。頻率在Fc+11兆赫和Fc-11兆赫。陌-Q-

18、dBdB-5D dE50 d 日-Z2Mhz -11-ctlHi 1 Mhz +22 MhzFigure 4: TTlie Transmit Spectrum Miisk. for IEEE SO2.11 DSSS modu la tian.Rel Freq (MHz)131414.414 一 S22.42356Rel Power (dB)D15-20-28-3442-52表1：發(fā)射頻譜遮罩用于在IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線城域網(wǎng)物理層的28 MHz的信道功率衰減下降-30分貝，并進(jìn)一步到-50分貝在Fc22兆赫，其中，通道c的中心頻率為Fc。類似地，表1列出了 發(fā)射頻譜掩模在IEEE 8

19、02.16標(biāo)準(zhǔn)（WiMAX的）下有一個(gè)類似的結(jié)構(gòu)。注意，該發(fā)射頻譜掩模是理想并且現(xiàn)實(shí)中只有一些連續(xù)近似的。為了接收一個(gè)給定的信號(hào)，一個(gè)接收器使用其他帶通濾波器選擇性地接收某個(gè)頻帶。帶通濾波器“允許” 允許中心頻率附近的一定頻帶并消除了所有其他頻率通過無(wú)線電電路在接收端。接收到的信號(hào)的功率取決于接 收機(jī)的帶通濾波器和發(fā)射器的信號(hào)分配（通常由發(fā)射頻譜掩模限定）在頻域之間的重疊量?；谶@些觀察，可以量化兩個(gè)無(wú)線信道之間部分重疊的概念。圖5中所示，一個(gè)發(fā)射機(jī)的輸出功率分布在一 個(gè)中心頻率為Fc的特定信道。如果FC =2.437吉赫，對(duì)應(yīng)于IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)下的信道6。該信號(hào)占用中心頻率左 右

20、的44 MHz的帶寬。一個(gè)理想的帶通濾波器的接收器被定位在Fc+10兆赫。因?yàn)?02.11b的通道有5MHz的分離， 則接收機(jī)被調(diào)諧到信道8。關(guān)于信道6發(fā)送的信號(hào)被接收在通道8以低的接收功率，并且這個(gè)功率是由在陰影區(qū)域 中的能量所示。另外，如果接收器的過濾器連續(xù)地轉(zhuǎn)換為正確，則所接收的功率將減小以相應(yīng)連續(xù)方式。Bind-pses filter centerediki FgBind-pses filter centerediki Fg +10專門針對(duì)基于I EEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的傳輸 之間的重疊量。專門針對(duì)基于I EEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的傳輸 之間的重疊量。t= 5| i - I日畋了）=沖）

21、=一m召 -30dB id.B圖5：功率減少由于接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的信道之間的重疊減少。發(fā)展模式：第一步，以發(fā)展機(jī)制采取部分重疊的優(yōu)勢(shì)建立一個(gè)模型，以一個(gè)定量的方式捕獲出現(xiàn)重疊。我們引 入的干擾因子（I-因子的簡(jiǎn)稱）的概念，即捕捉在某一頻率FT和在一個(gè)特定的接收頻率FR之間傳輸?shù)闹丿B量。 重疊量是被定量捕獲通過計(jì)算信號(hào)頻譜和接收器的帶通濾波器之間的交叉區(qū)域。ST（f）表示信號(hào)在整個(gè)頻譜的功 率分布，BR（f）分別表示帶通濾波器的頻率響應(yīng)。IF（t）為接收功率。I時(shí)g=Sr（F）BR（F-r）df （1）J 8我們定義了理想化的離散的模型I-因子表示為Itheory（i，j）作為i，j信道if I/

22、 - F, 22MHz if 11MHz |7 - Fc othenwise離散量I因子也可憑經(jīng)驗(yàn)通過測(cè)量得到如下:Pi表示接收功率一個(gè)特定的信號(hào)在給定的位置在信道i,而Pj表示相同信號(hào)相同位置在信道的接收功率。則I measured（i，j）通過Pi/Pj計(jì)算。這實(shí)際上給出了在信詢上的一小部分功率將被信道i接收并且將會(huì)經(jīng)驗(yàn)的 獲得通過測(cè)量任何給定的無(wú)線技術(shù)。圖6中的曲線顯示了理論和測(cè)量I因數(shù)值在兩個(gè)干擾的802.11b無(wú)線信道匹配得相當(dāng)好。我們從圖7中也可以看到理 論的因數(shù)I在2.4 GHz的802.11信到受到來自802.16傳輸。推斷干擾影響無(wú)線信號(hào)從發(fā)射端到接收端信號(hào)強(qiáng)度會(huì)有衰減，如果

23、發(fā)射器和接收器被調(diào)諧到相同的信道，這是信號(hào)的衰減在 接收端可見的唯一形式。如果接收器和發(fā)射器可以被調(diào)諧到不同信道（用不同的中心頻率）信號(hào)衰減被認(rèn)為附 加在接收機(jī)處，為給定的I因子。因此，無(wú)論是物理的距離還是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的頻譜距離都應(yīng)為信號(hào)的衰 減負(fù)責(zé)。因此，一個(gè)信號(hào)的干擾效應(yīng)考慮這兩個(gè)因素。接收功率如下：r 一帝一如果N是接收機(jī)的環(huán)境噪音，然后信號(hào)被正確的接收如果信號(hào)的噪聲比（SNR）超過了載波檢測(cè)閾值th，在 這種情況下R被認(rèn)為是在T的傳輸范圍內(nèi)，如果SNR低于該閾值時(shí)，信號(hào)不被正確地在接收器解碼。而不是接收 的功率增加噪聲在接收器。在這種情況下，我們認(rèn)為R在T的干擾范圍但不是它的傳輸

24、范圍之內(nèi)。現(xiàn)在考慮兩個(gè)發(fā)射器T和T0，試圖分別與兩個(gè)接收器R和R0進(jìn)行溝通。假定兩個(gè)接收機(jī)都發(fā)射機(jī)的傳輸范圍 之內(nèi)。在這種情況下，兩個(gè)傳輸不能同時(shí)出現(xiàn)（由于干擾影響）因而減少并行性。然而由于兩個(gè)發(fā)射器都在接 收機(jī)的范圍內(nèi)，則可爭(zhēng)用傳送，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)MAC層機(jī)制，如RTS-CTS解決。當(dāng)接收器R是在發(fā)射機(jī)T為干擾范圍內(nèi)而不是在其傳輸范圍內(nèi)，這種競(jìng)爭(zhēng)解決是不可能的。這是因?yàn)镸AC 級(jí)機(jī)制，如RTS-CTS，依靠R正確地接收來自丁的幀。特別是，從T傳輸將增加噪聲在R，從而接收數(shù)據(jù)時(shí)降低 其信噪比從其他發(fā)送器T0。如果作為結(jié)果的信噪比低于載波檢測(cè)閾值，則這樣的數(shù)據(jù)沒有被正確接收。我們研究這兩種情

25、形反過來。在傳輸范圍內(nèi)部分重疊信道的影響。當(dāng)R在T的傳輸范圍內(nèi)，這兩個(gè)射線平面?zhèn)鞑ツＰ拖碌臈l件：Th d Pr _ gig)Th d csitrpk.信道分配在無(wú)線局域網(wǎng)：在WLAN的信道分配的問題處理為APs分配信道，從而最大限度的提高性能通過消 除相鄰的BSSs、之間干擾。通常情況下，無(wú)線LAN或者使用靜態(tài)信道分配或AP使用簡(jiǎn)單的啟發(fā)式.而仔細(xì)的分配 信道，APs可以提高性能通過啟發(fā)式，客戶的負(fù)載均衡可用AP是重要的對(duì)于實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。在給定的鄰域平均 增加接入點(diǎn)的密度，小心分配信道的客戶端和負(fù)載的平衡已經(jīng)成為一個(gè)重要的問題。Topol ogj NujEraher02468ID1214TDp

26、ologj1 Topol ogj NujEraher02468ID1214TDpologj1 NlhhIkt(a) UDP Throughpm(b) MAC Wilis wFigur e 12: Rhiilt號(hào) for high iulerfretic topalogi.：j.S0.60.402 a 2 4 6 S 10 12 14TDpGog Nuuibef-十十 kI、NcfaiftGTlap 一L singrlap 3:膏1本伯(a) UDP throughput(b) MAC CoIIisiods基于部分重疊的增強(qiáng)：我們簡(jiǎn)要地討論我們的增強(qiáng)功能其中包括部分重疊信道的概念。所有的增強(qiáng)局限

27、于 cfc功能，如前所述。客戶端c經(jīng)歷的總干擾。隨機(jī)壓縮算法，使用這種目標(biāo)函數(shù)不需要修改。仿真結(jié)果：我們進(jìn)行的修改NS-2模擬器來改善無(wú)線鏈路的行為納入真實(shí)的信道模型。我們的修飾包括固定 的二進(jìn)制干擾模型中存在NS-2, 一個(gè)誤碼率模型的實(shí)現(xiàn)和根據(jù)I-因子模型的實(shí)現(xiàn)部分重疊通道。我們觀察到11個(gè)部分重疊信道帶來TCP/UDP吞吐量的改善通過因子在1.6到3.0之間取決于客戶密度，如果11 信道都是非重疊的，我們期望一個(gè)最好的改善情況即11/3=3.67（超過3個(gè)非重疊信道）。我們使用11個(gè)重疊的信 道的吞吐量比3個(gè)非重疊在2.4GZH帶寬的信道明顯提高。我們也觀察到部分重疊信道的客戶端的吞吐量

28、為最大 可能獲得值的70%相比于在11個(gè)非重疊信道。這種差距約30%是由于部分重疊出現(xiàn)在信道。吞吐量的改進(jìn)：兩個(gè)圖顯示，部分重疊通道執(zhí)行會(huì)更好。例如，在圖12（a）如拓?fù)鋽?shù)為0，使用非重疊的 信道每個(gè)客戶端的吞吐量0.3 UDP，而使用部分重疊的吞吐量為0.82，因子有2.73的改進(jìn)。從圖12（b）和13（b）所示，碰撞數(shù)在部分重疊的情況下產(chǎn)生平均因子為2的減少。本次減少顯示部分重疊 信道如何減少這種競(jìng)爭(zhēng)從而提高了應(yīng)用程序感知指標(biāo)。客戶端密度的影響：增加客戶端密度模仿所謂的網(wǎng)絡(luò)部署，也就是以熱點(diǎn)或者無(wú)管理網(wǎng)絡(luò)的形式出現(xiàn)，在 圖14.15中U DP/TCP的吞吐量是獨(dú)自的通過增加客戶端/APs的

29、密度。使用部分重疊信道隨著密度的增加而有所改 善。我們對(duì)現(xiàn)有的信道管理辦法改進(jìn)的結(jié)果表明，該I-因子模型有廣泛適用性在以定量的方式捕捉信道之間部 分重疊。這些結(jié)果表明顯著成果，可以通過考慮出現(xiàn)空間和光譜再利用的可能性在聯(lián)合的方式下。增加無(wú)線局域網(wǎng)的容量：我們顯示了 TCP和UDP的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在圖17.在實(shí)驗(yàn)中客戶端被均勻隨機(jī)的放置在正 方形的區(qū)域內(nèi)，且APs的布置如上。不同的實(shí)驗(yàn)客戶端是變化的從500到1000不等。4個(gè)部分重疊信道的吞吐量提 高在50%到80%。有所提高在同一頻譜帶寬增加重疊信道數(shù)量從4到11.O.Bo.e0.40.24Clique-4Chan3Glique3Chan4Cliq

30、ue-3Chan0 11O.Bo.e0.40.24Clique-4Chan3Glique3Chan4Clique-3Chan0 11114W 500 600 700 800 900 1 皿0 Njrnber ol cli&nts(a) LIDP tluougliput0.B0.2400 500 SOO 700 SOONumber of clients(b) TCP throughput300Figure 17: Grenter spntinl re-use with overlapped channels in WLANs.網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)信道分配文章討論了用數(shù)學(xué)表述采取部分信道重疊的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)要地討論

31、一下我們的增強(qiáng)線性規(guī)劃模型解決調(diào)度干擾 鏈路的問題。首先，我們簡(jiǎn)要地討論一下后面的修改鏈路流量調(diào)度問題。后來我們利用我們?nèi)自鰪?qiáng)了實(shí)驗(yàn)網(wǎng) 狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，顯示出因子1.6的平均性能改善結(jié)果。鏈路流量調(diào)度：網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)建模為一個(gè)有向圖G通過設(shè)定無(wú)線路由器作為頂點(diǎn)的V。有向邊界包括集合E表示 骨干鏈路在mesh網(wǎng)絡(luò)。鏈路調(diào)度的問題是指如何將一系列的鏈路干擾可以被調(diào)度傳輸，傳輸干擾或碰撞的頻率 會(huì)降低。這是通過把時(shí)間劃分成時(shí)隙得到的。鏈路流量調(diào)度的必要條件：對(duì)于任何的時(shí)隙“IWtWT)任何的干擾自由邊緣通信調(diào)度S在信道i上必須滿足:這上述方程中，q表示一個(gè)上限關(guān)于并發(fā)傳輸?shù)臄?shù)量屬于ISET (e)邊緣范圍內(nèi)

32、，并給出邊緣e在時(shí)隙t不傳 輸，即Xe，i，t=0.q的值取決于e邊緣的干擾區(qū)域的幾何性質(zhì)。我們修改這個(gè)限制包括所有指標(biāo)變量Xe,j,t .在信道的e邊緣會(huì)干擾在信道i的e邊緣。無(wú)* 4 1營(yíng)口仲”日l(shuí).,&Number ofChannels (A M)N Charnels No-overlapAf Channels Partml OverlapAf ClianudsNo-overlap3： 110.270.42O.-SS4. 160.3615.210.45OBI1Table Aggregnte throughput ncLievedto best-sceuniio the?e 5et of

33、eTperimeats).表二表明：獲得標(biāo)準(zhǔn)化的吞吐量通過使用N=3.4.5的非重疊信道。隨著使用M=5N-4的重疊信道的性能。這 可以對(duì)比為M=5N-4的非重疊信道的情景。這作為一個(gè)“上限”可以改進(jìn)通過采用M部分重疊信道。從表中我們 可以觀察到部分重疊信道道按1.6的平均系數(shù)提高每個(gè)客戶端的吞吐量。我們還注意到，隨著N的增加，在“上 限”值和這些使用部分重疊信道實(shí)現(xiàn)之間的差距減少。同樣重要的是要認(rèn)識(shí)到，兩組信道(部分地重疊和非重 疊的）的利用完全相同的頻率空間。因此，我們實(shí)現(xiàn)的性能增益不花費(fèi)任何額外的頻譜的成本?？偨Y(jié)信道的分配和管理是一個(gè)重要的問題在所有的任何無(wú)線環(huán)境中，大多數(shù)現(xiàn)有的信道分配

34、方法限制的解決只 適用于非重疊信道。這樣的限制是低效的，這導(dǎo)致了頻譜的利用率較差，合理利用頻譜資源需要使用部分信道 重疊。為了達(dá)到這一目的，適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯?duì)于部分重疊信道的干擾影響是有必要。然后系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用模型，或 在某些情況下增強(qiáng)信道分配算法。在本文中，我們定義了相應(yīng)的部分重疊信道模型，適用于多種不同的無(wú)線技術(shù)。隨后，我們使用這個(gè)模型， 以提高前兩個(gè)提出的分配算法（WLAN和其他無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）和量化他們的收益。技術(shù)應(yīng)用展望盡管WLAN和WMN的技術(shù)研究和應(yīng)用部署已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展仍面臨著一些關(guān) 鍵瓶頸。IEEE 802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)在2.4GHz頻段劃分了 11個(gè)重疊信道，基于該標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)卡射頻在通信時(shí)需要工作在 其中一個(gè)信道。根據(jù)無(wú)線調(diào)制解調(diào)的特性，工作在相同信道的無(wú)線設(shè)備會(huì)相互干擾，特別是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多而 信道資源有限的情況下。對(duì)WLAN而言，隨著應(yīng)用的普及，同一地區(qū)內(nèi)部署的WLAN熱點(diǎn)將不斷增多。這勢(shì)必 造成同一區(qū)域多個(gè)熱點(diǎn)間的信道競(jìng)爭(zhēng)和相互干擾，而這種干擾會(huì)大大降低網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，從而較大程度的影響 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。同樣在WMN中，由于可用信道數(shù)量不足，網(wǎng)絡(luò)中的鏈路之間會(huì)相互干擾。特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中